Диагностика датчиков электронной системы управления двигателем

Диагностика датчиков электронной системы управления двигателем.

Продолжаем публикацию материалов по способам диагностирования входных датчиков электронной системы автоматического управления автомобильным поршневым двигателем.

Замыкание в цепи или неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости интерпретируется в ЭБУ-Д как перегрев двигателя. Система впрыска топлива будет формировать переобедненную ТВ-смесь, и работа двигателя станет неустойчивой. В памяти регистратора ЭБУ-Д запишется код неисправности «Работа двигателя на бедной ТВ-смеси».

• при обнаружении в регистраторе неисправностей соответствующих кодов;

• при затрудненном пуске, неустойчивой работе или остановках двигателя на холостом ходу;

• при повышенном расходе топлива, детонации или повышенной концентрации СО в выхлопных газах;

• при негаснущей контрольной лампе «перегрев двигателя» (если имеется).

Предварительная проверка компонентов системы охлаждения двигателя

Диагностика датчика температуры охлаждающей жидкости с помощью мультиметра и контактного пирометра

Диагностика датчика температуры охлаждающей жидкости с помощью сканера

Датчик положения дроссельной заслонки

По осциллограмме сразу видно исправен датчик или нет. Наличие провалов или скачков в выходном напряжении ДПД обязательно приводит к неправильной работе системы управления двигателем и ухудшению ездовых характеристик двигателя.

• при получении соответствующих кодов неисправностей;

• при затрудненном пуске, неустойчивой работе или остановках двигателя на холостом ходу;

• при повышенном расходе топлива, детонации, обратной вспышке, задержках, провалах, подергивании двигателя и т.д.

Датчик концентрации кислорода

Имеется несколько разновидностей датчиков концентрации кислорода:

• Датчик с одним потенциальным выводом и заземляемым корпусом. От потенциального вывода сигнал поступает в ЭБУ-Д. В качестве второго сигнального провода используется масса автомобиля.

• Датчик с двумя потенциальными выводами. Здесь измерительная цепь датчика не связана с массой, а используется второй провод.

• Датчик с тремя выводами, на одном из которых — измерительный сигнал, два провода — для питания электронагревателя датчика. В качестве измерительной земли используется масса автомобиля.

• Датчик с четырьмя выводами. Здесь и нагреватель и датчик изолированы от массы.

Диагностика датчика кислорода с помощью сканера

• Подключить сканер к диагностическому разъему автомобиля.

• В режиме холостого хода хорошо прогреть двигатель и датчик концентрации кислорода, затем под¬нять обороты до 2500 об/ мин.

• Убедиться, что система управления двигателем работает в замкнутом режиме.

• Установить на сканере режим записи параметров ДКК и произвести запись.

• Просмотреть запись и определить параметры выходного сигнала датчика кислорода.

• При исправности системы подачи топлива и датчика ДКК, амплитуда сигнала должна равномерно колебаться с частотой 3-10 Гц (чем выше частота, тем надежнее работает система), при постоянной частоте вращения коленвала двигателя (w=40..42 Гц). Нижний уровень сигнала должен находиться в диапазоне 0,1-0,3 В, верхний — между уровнями 0,6-0,9 В. Фронты сигнала крутые.

Диагностика датчика кислорода с помощью мультиметра

• если датчик не реагирует на изменяющуюся концентрацию кислорода в выхлопных газах, на его выходе будет постоянное напряжение примерно 450 мВ. Однако вывод о неисправности датчика делать преждевременно, так как исправный датчик с симметричным выходным сигналом даст выходной сигнал со средним значением напряжения 450-500 мВ;

• показания более 550 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика высокое, т.е. топливная система подает в двигатель богатую смесь, или датчик закоксован;

• показания менее 350 мВ означают, что большую часть времени напряжение на выходе датчика низкое, т.е. топливная система подает в двигатель бедную смесь. Возможна утечка разрежения во впускном коллекторе или ограничена подача топлива через засорившиеся фильтр или форсунку. Если используемый мультиметр поддерживает режим определения максимального и минимального значения сигнала, результат будет более информативен (табл. 2).

Проверка датчика кислорода с помощью осциллографа

По осциллограмме выходного сигнала датчика кислорода можно проверить правильность работы системы управления двигателем в замкнутом режиме. Двигатель должен быть прогрет. Наблюдая за экраном осциллографа следует подать немного пропана из баллона в воздухозаборник двигателя. Датчик отреагирует на обогащение смеси: осциллограмма сначала будет такой как показано на рис. 7, затем ЭБУ-Д уменьшит подачу топлива и снова установятся колебания, как на рис. 5. После прекращения подачи пропана, сначала осциллограмма будет, как на рис. 8, затем восстановится рабочий режим (рис. 5).

Неисправности, приводящие к неверным показаниям датчика кислорода

• При пропуске зажигания (например, неисправна или закоксована свеча), не вступивший в реакцию горения кислород поступает из цилиндра в выпускной коллектор, где датчик кислорода ложно регистрирует обеднение топливовоздушной смеси.

• При негерметичности выпускного коллектора датчик кислорода будет реагировать на кислород воздуха поступающего извне.

Внешний осмотр датчика кислорода

Отложение на датчике белого (как мел) порошка бывает при «отравлении» датчика кремнием, например, если при ремонте двигателя был неправильно применен силиконовый герметик. Наличие белого песка на датчике означает его отравление антифризом из системы охлаждения. Датчик в этом случае может быть и зеленого цвета, при этом, скорее всего, дефектны головка цилиндров или прокладка головки. Темно-коричневые отложения на датчике свидетельствует, что в выхлопных газах слишком много масла (неисправна система вентиляции картера, изношены уплотнительные кольца поршней и т.д.).

Датчики расхода воздуха

• при получении соответствующих кодов неисправностей;

• при затрудненном пуске или невозможности запуска двигателя;

• при неустойчивой работе или остановках двигателя на холостом ходу;

• при повышенном расходе топлива, обратной вспышке, детонации, неисправностях каталитического нейтрализатора.

Индукционные датчики углового положения и угловой скорости

Литература

2. Ronald K. Jurgen Automotive electronics handbook. — McGraw-Hill, Inc., 1999.

Материалы: http://altay-krylov.ru/ch_diagnostik_datch_el.html

Микропроцессорное управление двигателем

Микропроцессорная система управления корректирует состав горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя и процессы ее поджигания на основании информации, поступающей от многочисленных датчиков, расположенных в разных местах двигателя и его систем. Эти датчики позволяют процессору сформировать команды продолжительности впрыска топлива форсунками, а также момент подачи напряжения искрообразования на свечи зажигания.

Благодаря этой сложной информационной сети, поставляющей в «мозговой центр» управления двигателем данные о количестве поступившего в цилиндры воздуха, его температуре, температуре двигателя, положению педали акселератора и дроссельной заслонки, угловом перемещении коленчатого и распределительного валов, а также о составе отработавших газов, достигается высокая экономичность и динамическая эффективность работы двигателя.

Датчик массового расхода воздуха

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) преобразует значение массы воздуха, поступающего в цилиндры, в электрический сигнал. Контроллер использует информацию от датчика массового расхода топлива воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.

Чаще всего этот датчик расположен между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы.

В зависимости от устройства и принципа действия можно выделить несколько типов датчиков массового расхода воздуха, которые наиболее часто применяются на автомобилях:

• механические (флюгерные);
• ультразвуковые;
• термоанемометрические.

Термоанемометрический датчик массового расхода воздуха применяется на автомобилях ВАЗ и состоит из корпуса, проточного канала с размещенной на входе решеткой-стабилизатором и диффузора. В обводном канале размещены измерительные и термический компенсационные элементы, а также соединительная электрическая колодка.

Датчик установлен во впускном тракте между воздушным фильтром и корпусом дроссельной заслонки.

Через сетку из тонких платиновых нитей (измерительных элементов), нагретых электрическим током до температуры 170 ˚С, проходит весь поступающий в цилиндры двигателя воздух. Чем больше поток, тем выше должна быть сила тока, чтобы поддерживать температуру нитей на постоянном уровне.

Входящий поток воздуха охлаждает чувствительный элемент, следовательно, для поддержания его температуры необходим больший ток. По тому, насколько увеличился ток, блок управления двигателем определяет, какое количество воздуха поступает в двигатель.

Некоторые ДМРВ выдавали частотные выходные сигналы, т.е. у них изменяемой величиной была частота выходных импульсов. Такие датчики массового расхода воздуха применялись в двигателях автомобилей ВАЗ, оснащенных контроллером «Январь-4.1».

Отсутствие регулировочных винтов указывает на то, что данная система управления является адаптивной. Внутренняя электронная схема сконструирована таким образом, что температура измерительной нити остается постоянной, даже если она на 120 ˚С выше температуры поступающего воздуха.

Обобщенная электрическая схема соединений датчика содержит измерительные элементы, термические компенсационные резисторы и блок усиления сигналов, соединенный с контроллером. Выходной сигнал датчика – частотный.

Загрязнение нити может привести к неточному определении параметров горючей смеси. Функция прокаливания нити включается, когда система отключена. В этом случае происходит нагревание нити до 1000 ˚С, что позволяет удалить скопившиеся на ней отложения.

Современные датчики массового расхода воздуха имеют более сложное устройство. Вместо проволоки или сетки, в качестве чувствительного элемента используется тонкая пленка, на которой размещены температурные датчики и нагревательный элемент. В центре пленки находится зона подогрева, степень ее нагрева контролируют температурные датчики.

По обе стороны пленки расположены два дополнительных температурных датчика, т.е. один находится прямо на пути воздушного потока, а второй скрыт за пленкой. Когда автомобиль стоит на месте, температура обоих датчиков одинакова, при движении первый датчик охлаждается входящим потоком воздуха, а второй имеет практически неизменную температуру. Разница температур температурных датчиков пропорциональна массе всасываемого воздуха.

При отказе датчика массового расхода воздуха блок управления переходит в аварийный режим работы, используя для формирования команд длительности впрыска только информацию о положении дроссельной заслонки. В результате возрастает расход топлива, а частота вращения коленчатого вала не опускается ниже 1500 об/мин.

Чтобы проверить исправность датчика, его следует отключить от электрического разъема. Если автомобиль при отключении датчика становится резвее, значит, ДМРВ неисправен.

Датчик скорости

Датчик скорости автомобиля (ДСА) преобразует значение скорости автомобиля в электрический сигнал. Он предназначен для формирования импульсов, количество которых в единицу времени пропорционально скорости автомобиля.

Датчик скорости установлен на коробке передач (сверху), информирует контроллер о скорости автомобиля и имеет средний уровень надежности. Вблизи датчика часто происходит окисление разъемов и проводов.

Выход из строя датчика скорости приводит к тому, что двигатель глохнет при движении в режиме холостого хода, т. е. при закрытой дроссельной заслонке.

Этот датчик при неисправности передает ошибочные данные, что и приводит к нарушению работы не только двигателя, но и других узлов автомобиля. Измеритель скорости автомобиля (ДСА) отсылает сигналы на датчик, который контролирует работу мотора на холостых оборотах, а также управляет потоком воздуха, который обходит дроссельную заслонку. Чем больше скорость машины, тем больше частота этих сигналов.

Основные признаки неисправности датчика скорости:

• Отсутствует стабильность холостого хода;
• Неправильно функционирует или вообще не функционирует спидометр;
• Увеличенный расход топлива;
• Снижение приемистости двигателя.

Также блок управления может выдавать ошибку об отсутствии сигналов на ДСА.

Чаще всего неисправность вызывается разрывом цепи, поэтому, прежде всего, нужно проверить ее целостность.

Датчики кислорода

Кислородный датчик (Oxygen Sensor), или, как его еще называют - λ-зонд (лямбда-зонд) - служит для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Благодаря информации, поставляемой электронному блоку управления (ЭБУ) этим датчиком, "мозговой центр" автомобиля может корректировать состав горючей смеси, добавляя или убавляя топливо при необходимости. В системе питания современного автомобиля, как правило, два λ-зонда - диагностический и управляющий.

Датчик кислорода диагностический преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах после нейтрализатора в электрический сигнал.

Датчик кислорода управляющий преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах до нейтрализатора в электрический сигнал.

Кислородный датчик представляет собой своеобразный гальванический элемент (источник электрического тока), размещенный в системе выпуска отработавших газов перед нейтрализатором (в среду горячих газов).

Внешне кислородный датчик напоминает свечу зажигания, имеет резьбовую часть с резьбой 18×1,5 мм, которая вворачивается в трубу системы выпуска отработавших газов, и несколько отходящих от наружного хвостовика проводов.

Чувствительным элементом кислородного датчика является омываемый отработавшими газами керамический наконечник 4 ( см. рис. ), защищенный от механических повреждений металлическим кожухом 5 с прорезями для свободного прохода отработавших газов. Внутренняя часть керамического наконечника омывается атмосферным воздухом, проникающим через щели в корпусе датчика.

Кислородные датчики бывают двух типов: циркониевые и титановые.

Циркониевые кислородные датчики используют керамический элемент на основе оксида циркония ZrO, покрытый платиной – гальванический элемент, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Циркониевые датчики наиболее распространены.

Титановые кислородные датчики используют керамический элемент на основе диоксида титана TiO₂ и представляют собой резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Принцип работы титановых кислородных датчиков напоминает принцип работы датчиков температуры охлаждающей жидкости.

Для эффективной работы датчика он должен быть достаточно прогрет (но не перегрет), а также не должен быть загрязнен свинцом и кремнием, содержащимися в выхлопных газах. Для ускорения прогрева датчиков кислорода большинство современных датчиков кислорода оснащаются специальными электрическими подогревательными устройствами.

По сигналам кислородных датчиков контроллер корректирует длительность впрыска, изменяя тем самым состав горючей смеси в цилиндрах двигателя.

Датчик фаз

Датчик фаз или, как его еще называют – датчик положения распределительного вала (ДПРВ), выдает на контроллер сигнал о том, что поршень первого цилиндра находится в верхней мертвой точке (ВМТ) на такте сжатия топливовоздушной смеси. Датчик фаз применяют в системе с последовательным впрыском топлива и устанавливают с левой передней стороны головки цилиндров.

Принцип его действия основан на эффекте Холла. В пазу датчика находится обод стального диска с прорезью. Этот диск закреплен на шкиве впускного распределительного вала. Когда прорезь диска проходит через паз датчика фаз, он выдает на контроллер электрический импульс, соответствующий положению поршня первого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия.

Наиболее характерные признаки неисправности датчика фаз:

• во время запуска двигателя, стартер крутится 3-5 сек, потом двигатель запускается и загорается чек на панели приборов, то есть во время запуска, блок управления дожидается показания с датчика фаз;
• повышенный расход бензина;
• сбои режима самодиагностики при работе двигателя автомобиля;
• снижение динамики (приемистости) двигателя автомобиля;
• двигатель не заводится.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) преобразует в электрический сигнал значение температуры охлаждающей жидкости и представляет собой термический резистор, размещенный в латунном корпусе. Сопротивление термического резистора изменяется в зависимости от его температуры – чем выше температура датчика (т. е. – чем выше температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения), тем ниже его сопротивление.

Контроллер, принимая сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости, корректирует продолжительность впрыска и угол опережения зажигания.

Датчик температуры охлаждающей жидкости выполняет функцию, аналогичную системе пуска и прогрева в карбюраторном двигателе, обогащая горючую смесь при низкой температуре двигателя.

Кроме того, по сигналу ДТОЖ контроллер управляет включением и выключением электродвигателя вентилятора системы охлаждения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости влияет на важнейшие динамические, пусковые и экономические характеристики двигателя.

Основными признаками его неисправности являются:

• включение электродвигателя вентилятора системы охлаждения при низкой температуре и их непрерывная работа;
• затрудненный пуск двигателя;
• неустойчивая работа и остановка двигателя на холостом ходу;
• детонация двигателя;
• повышенный расход топлива.

Проверить работоспособность датчика температуры охлаждающей жидкости достаточно просто. Для этого снятый датчик помещают в емкость с водой так, чтобы он не касался стенок и дна емкости. Далее подключают к контактам датчика омметр и начинают нагревать воду, контролируя температуру по термометру.

Контрольные показания должны быть примерно следующими:

Датчик положения коленчатого вала

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) преобразует угловое положение коленчатого вала двигателя в импульсный электрический сигнал, на основании которого контроллер определяет положение коленчатого вала двигателя относительно ВМТ и частоту его вращения. По результатам измерения этих параметров контроллер формирует сигналы управления форсунками и системой зажигания, а также показания тахометра.

Датчик положения коленчатого вала – единственный из всех датчиков, подающих информацию контроллеру, при отказе которого работа двигателя невозможна.

По аналогии с контактной системой зажигания этот датчик выполняет функцию прерывателя, сигнализируя контроллеру о времени подачи искры, однако он формирует, также, сигнал о начале впрыска топлива форсунками.

Существует несколько типов датчика оборотов коленчатого вала:

Магнитные датчики индуктивного типа не требуют для своего потребления особого отдельного источника питания. Для сигнала электронного блока управления индицируется напряжение в определенный момент, когда через магнитное поле проходит зуб синхронизации. Это магнитное поле образуется вокруг датчика. Кроме того, что датчик контролирует обороты коленчатого вала; он также зачастую используется как скоростной датчик.

Конструктивно магнитный ДПКВ представляет собой катушку с большим количеством витков провода, расположенную на магнитопроводе. На коленчатом валу двигателя (со стороны шкива) размещен зубчатый диск, при вращении которого в катушке датчика формируется импульсное напряжение, поступающее в виде информации о положении коленчатого вала к контроллеру.

По внешней окружности диска равномерно выполнены радиальные прямоугольные зубья, при этом один зуб отсутствует. Именно этот паз на диске формирует импульс, указывающий контроллеру о положении коленчатого вала.

Радиальный зазор между зубьями диска и магнитопроводом датчика составляет 1 мм.

Нормальная работа датчика может быть нарушена налипанием на магнитопровод металлических частиц, загрязнением зубчатого диска, увеличением зазора между магнитопроводом и диском и т. п.

Датчик Холла основывается на эффекте Холла, суть которого в том, что если в постоянном магнитном поле разместить металлическую пластину, то при появлении в этом же магнитном поле металлического предмета, в пластине формируется электрический импульс (ток), который может быть использован в качестве сигнала. Потенциал, возникающий между гранями пластины очень слабый, поэтому использование эффекта Холла в датчиках стало возможным лишь недавно, с появлением устройств, способных считывать и усиливать такие импульсы.

В качестве формирователя импульсов используется диск синхронизации, возмущающий магнитное поле вокруг датчика с помощью зубьев, равномерно размещенных на ободе. Датчик оборотов коленчатого вала данного типа также используется для распределения зажигания.

Оптический датчик положения коленчатого вала. В данном типе датчиков диск синхронизации выполняется с зубьями или отверстиями. Сам диск перекрывает поток света, который проходит между светоизлучателем (светодиодом) и светоприемником (фотоэлементом). Приемник перерабатывает полученный поток света в импульс напряжения, который, собственно, и передается в электронный блок управления.

Для проверки работоспособности датчика необходимо проверить наличие сигналов контроллера на любой из форсунок и катушке зажигания.

Практически это можно сделать следующим образом: отсоединить разъемы от форсунки и катушки зажигания, подключить к контактам каждого разъема ламповый пробник (необязательно одновременно, можно поочередно), и прокрутить двигатель стартером. Если нет сигналов ни на форсунке, ни на катушке зажигания, то это в большинстве случаев свидетельствует о неисправности датчика положения коленчатого вала.

Для более точного диагностирования необходимо убедиться в исправности самого контроллера, соединительной проводки и предохранителей цепи. Если же лампа хоть одного пробника будет мигать при вращении коленчатого вала, то это свидетельствует об исправности ДПКВ.

При отсутствии пробника или тестера можно вывернуть свечу зажигания и осмотреть ее. Если она влажная – это свидетельствует о том, что сигнал на форсунку поступает и впрыск происходит, т. е. можно сделать вывод об исправности датчика положения коленчатого вала.

Дальнейшие проверки можно не проводить.

Если же оказалось, что свеча сухая, то следует дополнительно проверить наличие искры. Для этого нужно обеспечить надежный контакт свечи с «массой» двигателя (например, соединить резьбовую часть свечи толстым проводом с корпусом двигателя), а на верхний контакт надеть свечной наконечник. Очень важно, чтобы контакты были надежно присоединены к свече, иначе можно испортить контроллер.

Если при работе стартера искра есть, то ДПКВ исправен. Отсутствие искры является признаком неисправности ДПКВ.

Есть еще один оригинальный способ проверки исправности датчика положения коленчатого вала. Для этого датчик снимают с кронштейна и подключают к нему колодку с проводами. Если при включенном зажигании к магнитопроводящей пластине датчика прижимать, а через некоторое время отнимать металлический (магнитопроводный) предмет (например, гаечный ключ), то будет срабатывать топливный насос, размещенный в топливном баке, что свидетельствует о работоспособности датчика.

Для того, чтобы хорошо слышать работу насоса, во время проверки датчика двери кузова нужно открыть, а заднее сиденье поднять.

Датчик положения дроссельной заслонки

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) преобразует значение угла открытия дроссельной заслонки в электрический сигнал.

Этот датчик работает совместно с датчиком положения педали акселератора, так как контроллер, обрабатывая сигнал от датчика педали, сравнивает его с текущим положением дроссельной заслонки.

Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометрический датчик и связан с осью дроссельной заслонки. Снаружи его не видно, так как он расположен внутри дроссельного блока и при отказе его заменяют вместе с блоком. В этом случае, а также при замене контроллера, потребуется выполнить «обучение» контроллера закрытому положению дроссельной заслонки. Оно заключается в следующем:

• убедитесь, что педаль акселератора полностью отпущена;
• установите ключ зажигания в положение «ON»;
• верните ключ зажигания в положение «OFF» и выждите не менее 10 секунд. Убедитесь по звуку, что в течение этого времени дроссельная заслонка перемещается.

Датчик детонации

Датчик детонации жестко закреплен на корпусе двигателя и преобразует величину механических шумов двигателя в электрический сигнал. Контроллер по сигналу датчика детонации производит уменьшение угла опережения зажигания, устраняя при этом детонацию.

Чувствительным элементом датчика детонации является пьезокерамический элемент. Он формирует электрический сигнал, амплитуда и частота которого соответствует амплитуде и частоте вибрации двигателя. Моменту детонации соответствует узкий диапазон сигнала определенной частоты и амплитуды, который обрабатывается контроллером, после чего он корректирует угол опережения зажигания до исчезновения детонации.

Для проверки датчика детонации следует подключить к его контактам милливольтметр (тестер) и ударить по корпусу датчика каким-либо предметом (например, рукояткой отвертки). Тестер должен зафиксировать скачок напряжения. Отказ датчика детонации контролером не парируется.

При управлении автомобилем при заведомо неисправном датчике детонации следует избегать резких увеличений нагрузки на двигатель, своевременно переходить на пониженные передачи при преодолении препятствий, не допуская возникновения звонких детонационных стуков, которые хорошо различимы на слух.

Главная страница

Устройство автомобилей

• Экзаменационные билеты

для группы Т-21 (IV семестр)

для группы Т-31 (V семестр)

для группы Т-31 (VI семестр)

КГБПОУ «Каменский агротехнический техникум»

Материалы: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/40-datchiki/index.shtml

Датчиковая аппаратура – важная и неотъемлемая часть системы управления двигателем. Прежде чем начинать подробный разговор обо всем многообразии датчиков и методиках их диагностики, нужно ввести несколько фундаментальных понятий.

Основным элементом системы управления двигателем является электронный блок управления (ЭБУ). Он способен воспринимать информацию только в виде электрических сигналов, характеризующихся тем или иным значением напряжения, частоты, скважности и т.п. Но параметры работы двигателя носят чисто физические характеристики. Чтобы сообщить их блоку управления, необходимо преобразовать физическую величину в величину электрическую, пригодную для обработки в блоке управления в соответствии с заложенной в него программой. Итак,

Датчик – это элемент системы управления двигателем, задача которого состоит в преобразовании физических величин, характеризующих работу двигателя, в электрические величины, пригодные для обработки электронным блоком управления.

Перечислим физические величины и явления, информация о которых необходима блоку управления:

• температура;
• давление;
• частота вращения;
• концентрация;
• количество воздуха;
• пространственное положение;
• вибрация.

Перечисленную совокупность датчики преобразуют в электрические параметры:

Диагностика любого датчика ЭСУД сводится к проверке адекватности преобразования физического параметра в электрический параметр.

Необходимо установить заведомо известное значение параметра на входе датчика и проконтролировать его выходной сигнал при помощи мотортестера или сканера.

Простой пример: датчик абсолютного давления во впускном коллекторе. В качестве эталона можно использовать атмосферное давление, которое будет присутствовать во впускном коллекторе заглушенного двигателя. Проконтролировав отображаемое датчиком в этом состоянии давление при помощи сканера, можно сделать вывод о достоверности его показаний.

Приведенный пример весьма примитивен, он призван лишь продемонстрировать общий принцип диагностики датчиковой аппаратуры. В видеокурсе «Диагностика бензиновых двигателей: три ступени к успеху» методики проверки каждого типа датчиков описаны очень подробно.

Предположим, есть некий датчик, подключенный к ЭБУ, и есть необходимость оценить его работоспособность (см. рисунок). Рассмотрим классическую схему подключения датчиков к блоку.

С блока управления на датчик подается питающее напряжение 5 В и масса. Сигнал с датчика поступает в блок и обрабатывается им.

Для проверки исправности датчиков применяются два основных диагностических прибора: сканер и мотортестер.

Подключив сканер, диагност получает возможность «увидеть» сигнал датчика «глазами» блока управления. Для того чтобы оценить выходной сигнал датчика при помощи мотортестера, необходимо подключить его щупы к цепи датчика, как показано на рисунке: один к массе, другой к сигнальному проводу.

Работа сканером более проста и удобна, но не следует забывать, что обмен информацией между ЭБУ и сканером происходит отнюдь не мгновенно, и какие-то интересные моменты сигнала можно попросту не обнаружить. Помимо этого, сканер невозможно использовать на достаточно старых автомобилях, примерно до середины девяностых годов, вследствие низкого уровня интеллекта и быстродействия тогдашних блоков управления.

Напротив, мотортестер позволяет оценить сигнал датчика очень качественно и подробно, не пропустив ни малейшей детали, хотя трудоемкость его применения выше, чем у сканера. Обратите внимание на то, что щупы мотортестера правильнее всего подключать непосредственно к разъему датчика. Особенно это касается щупа массы: не следует присоединять его к первой попавшейся точке массы двигателя.

Краткие итоги

Датчик представляет собой преобразователь физического параметра в параметр электрический, пригодный для обработки в ЭБУ. Физическими параметрами можно назвать температуру, давление, концентрацию, пространственное положение, количество воздуха, вибрацию. Электрические параметры, с которыми оперируют датчики, это напряжение, ток, частота. Проверку датчиков можно выполнить двумя приборами: сканером, подключив его к ЭБУ, и мотортестером, подключив его щупы непосредственно к сигнальному и массовому выводам датчика.

Каким образом датчики подключаются к блоку управления?

Схема подключения датчиков представляет собой очень важный момент. Обратимся к рисунку.

Существует так называемая «масса», или общий провод электропроводки автомобиля. Она объединяет металлические части кузова и двигателя и подключается к минусовой клемме аккумулятора. Большинству датчиков требуется подключение к массе в силу особенностей их работы. ЭБУ также подключается к массе, на рисунке это точка 1.

Рассмотрим, каким образом подключается масса датчиков. На первый взгляд, массу можно подключить к датчику в любой ближайшей точке двигателя или кузова (точка 2), а сигнальный вывод датчика подключить к одному из контактов в разъеме блока. Посмотрим на полученную схему критически.

А получается, что цепь датчика включает в себя участок кузова или двигателя автомобиля между точками 2 и 1. Одновременно с этим по кузову идут токи мощных нагрузок вроде ламп головного света, вентиляторов, электродвигателей стеклоочистителя и т.п. Получается, что по одному и тому же пути идут слабые токи датчика, содержащие полезную информацию, и большие токи мощных нагрузок. В итоге в цепи датчика возникают сильные помехи от электроприборов автомобиля и системы зажигания.

Такая ситуация совершенно недопустима, и подобное подключение массы датчиков (за редчайшим исключением) нигде не используется.

Куда же подключается масса датчиков? Она подключается непосредственно к блоку управления.

В такой ситуации цепь датчика оказывается не привязанной к цепи протекания токов нагрузок и сигнал датчика без помех и искажений поступает в ЭБУ. Сам блок, конечно же, подключен к массе автомобиля. Внутренняя структура ЭБУ, его характерные дефекты и методики ремонта изложены в видеокурсе "Ремонт электронных блоков управления".

Если открыть любую базу данных и посмотреть назначение выводов ЭБУ, то можно увидеть назначение выводов вроде «Масса датчика положения дроссельной заслонки», «Масса датчика абсолютного давления» и т.п. Отдельным выводом выполнена «Масса электронного блока управления». Вот это и есть точка подключения массы ЭБУ, а массы всех датчиков подключаются к ЭБУ отдельно, внутри него они соединяются вместе и подключаются к массе блока.

Убедиться в сказанном достаточно просто с помощью тестера: достаточно прозвонить цепь массы любого датчика на минусовую клемму аккумулятора, а затем, сняв разъем с ЭБУ, убедиться, что цепь разорвалась.

В качестве примера приведем часть схемы ЭСУД с блоком управления MR-140.

Несложно убедиться в том, что массы датчика температуры охлаждающей жидкости (Engine Coolant Temperature, ECT Sensor), датчика положения дроссельной заслонки (Throttle Position, TP Sensor), датчика температуры воздуха (Intake Air Temperature, IAT Sensor) объединены сборкой S101 и подключены к выводу М64 блока управления, обозначенному как вывод массы. В эту же точку подключены выводы массы и экранирующей оплетки датчика детонации (Knock Sensor). Массы датчиков давления в системе кондиционирования воздуха (Air Condition Pressure, ACP Sensor) и датчика неровной дороги (Rough Road Sensor) также объединены и подключены к выводу К34 электронного блока.

Есть два исключения из этого правила: резонансный датчик детонации конструкции GM, который применялся на первых системах управления ВАЗ, и однопроводной датчик концентрации кислорода. Но это исключения, а отнюдь не правило.

К сожалению, многолетняя практика диагностики двигателей дает право констатировать, что вышеизложенные факты понимают далеко не все специалисты автосервиса.

Приходилось видеть двигатели, в электропроводку которых было произведено вмешательство с целью создать более надежный контакт массы датчика расхода воздуха. При этом провод массы подсоединялся непосредственно к выводу датчика и к минусовой клемме аккумулятора. Такое решение совершенно недопустимо. Оно приводит к значительному повышению уровня помех в цепи датчика вследствие образования контура и даже может при определенных обстоятельствах вызвать выход ЭБУ из строя. Никакое изменение схемы подключения датчиков, никакое привнесение лишних проводов в ЭСУД недопустимо.

Существуют датчики, информацию с которых необходимо донести до ЭБУ максимально качественно, без помех. Примером может служить датчик положения коленчатого вала. В таком случае провода от датчика до ЭБУ заключают в экран, представляющий собой гибкую оплетку из алюминиевой фольги либо тонкого провода. Назначение экрана – защита цепи датчика от внешних электромагнитных помех. Сам экран также подключается к массовому проводу системы и обозначается на электрической схеме в виде пунктирного контура вокруг проводов. Примером такого подключения служит датчик детонации на рисунке выше.

Если изучать датчиковую аппаратуру, опираясь на существующие руководства по ремонту той или иной марки автомобилей, то можно обнаружить, что в каждом руководстве используется один и тот же подход. Перечисляются датчики, входящие в состав описываемой системы управления, и озвучивается их назначение. Для другого двигателя и другой системы опять-таки перечисляются датчики и т.д.

В некоторых книгах датчики ЭСУД и контрольные датчики, необходимые, например, для работы панели приборов (датчик давления масла, уровня охлаждающей жидкости и т.п.) вообще свалены в одну кучу. Такой подход представляется неконструктивным и не отображающим истинной картины.

Рассматривая датчиковую аппаратуру, мы будем применять другой метод подачи информации. Все датчики будут рассматриваться не по признаку наличия их на той или иной ЭСУД, а по принципу действия, по физическому явлению, лежащему в основе их функционирования.

Такой подход видится гораздо более правильным и доступным для понимания. Датчики одного и того же принципа действия используются в абсолютно разных узлах автомобиля, и для диагноста, усвоившего принцип их работы и методику диагностики, не составит труда проверить работоспособность любого из них.

Например, датчик уровня топлива, датчик расхода воздуха флюгерного типа, датчик положения клапана рециркуляции отработанных газов и датчик положения педали акселератора, несмотря на кажущуюся несхожесть, диагностируются абсолютно одинаково, по одному и тому же принципу.

Поэтому будем рассматривать не наборы датчиков для той или иной системы управления, а их типы, исходя из физического принципа функционирования. Для примера разберем датчики потенциометрического типа.

Это один из самых несложных в понимании принципов действия и диагностики типов датчиков.

Его смысл зашифрован в самом названии: это измеритель электрического потенциала. В электрических схемах потенциометр обозначается следующим образом: стандартное обозначение резистора, но со стрелкой, символизирующий подвижный контакт.

Если на верхний вывод потенциометра подать напряжение, скажем, 12 В, а нижний соединить с массой, то при перемещении полозка потенциометра напряжение между массой и сигнальным выводом будет изменяться от нуля до 12 В. Это в идеальном случае, в реальности же напряжение не будет доходить до нуля и до 12 В. Конструктивно датчик представляет собой резистивную дорожку в форме дуги или подковы, по которой перемещается ползунок. Один конец резистивной дорожки подключается к массе, на другой подается питающее напряжение. С ползунка снимается выходной сигнал.

Такой потенциометр использовался когда-то давно на радиоэлектронной аппаратуре для регулировки громкости звука: на него подавалось напряжение звуковой частоты, а с полозка оно снималось и шло на усилитель. В итоге, вращая ручку регулятора, можно было установить желаемый уровень громкости.

Где такой датчик можно применять в автомобиле?

Совершенно очевидно, его можно использовать там, где необходимо измерить пространственное положение какого-либо узла. Не важно, какого именно. Если узел подвижный, если он перемещается и занимает различные положения, а нам необходимо это положение определить, то практически повсеместно для этого используются датчики потенциометрического типа.

Классический пример датчика положения – указатель уровня топлива в баке. Поплавок с рычагом, установленный на шарнир и имеющий возможность перемещаться в одной плоскости. Рычаг соединен с полозком потенциометрического датчика. Напряжение с полозка подается на панель приборов и отклоняет стрелку указателя. Нужно отметить, что такая схема работы указателя уровня топлива уже весьма устарела и на большинстве современных автомобилей, оснащенных электронной панелью приборов, не применяется.

Где датчики такого типа используются на двигателе? Перечислим основные области применения:

• датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);
• датчик положения педали акселератора (ДППА);
• датчик положения клапана рециркуляции отработанных газов;
• датчик объемного расхода воздуха флюгерного типа;
• датчик положения заслонок впускного коллектора.

Перечислено далеко не все. Одним словом, везде, где нужно иметь информацию о пространственном положении узла, применяются датчики потенциометрического типа.

Методы диагностики таких датчиков рассмотрим на примере датчика положения дроссельной заслонки. Он устанавливается на дроссельном узле и преобразует в напряжение текущее положение дроссельной заслонки. На датчик подается напряжение 5 В с ЭБУ, но конструктивно датчик выполнен таким образом, что напряжение на нем никогда не будет равно 0 или 5 В. Это сделано для того, чтобы ЭБУ мог контролировать цепь датчика и различать нулевое положение и короткое замыкание сигнальной цепи на массу либо напротив, положение максимального открытия дросселя и замыкание на питающее напряжение 5 В. Поэтому в реальности напряжение на датчике изменяется не от 0 до 5 В, а от 0.3..0.5 В до 4.5..4.7 В.

Проверить работоспособность датчика можно двумя способами:

1. Сканером. Для выполнения проверки нужно подключить сканер, войти в режим «Поток данных» и найти в списке напряжение на датчике. Затем, медленно поворачивая дроссельную заслонку от закрытого до полностью открытого состояния, контролировать численное значение напряжения. Оно должно нарастать плавно, без падений до нуля или бросков до максимального значения. Как вариант, можно оценивать не напряжение, а рассчитанное блоком положение заслонки в процентах. Опять-таки, количество процентов должно расти плавно, без хаотических появлений 0% и 100%. Следует отметить, что вследствие конечной скорости обмена между ЭБУ и сканером при такой методике проверки возможен пропуск дефектного места на резистивной дорожке датчика.
2. Мотортестером. Измерение выполняется в режиме самописца. Щупы мотортестера необходимо подключить к массе и сигнальному выводу датчика. Включить зажигание. Плавно перемещая дроссельную заслонку, наблюдать за осциллограммой. Проверка мотортестером является наиболее достоверной, позволяет обнаружить малейшие нарушения резистивного слоя, и для полноценной диагностики датчика необходимо отдавать предпочтение именно ей.

Рассмотрим несколько примеров осциллограмм исправных и неисправных датчиков потенциометрического типа.

Осциллограмма исправного датчика. Напряжение нарастает плавно, без скачков и провалов.

Датчик неисправен. Имеется износ резистивного слоя, приводящий к небольшим скачкам напряжения.

Сильный износ резистивного слоя. Броски напряжения достигают максимально возможного.

Рассказать о диагностике всех типов датчиков в рамках одной статьи невозможно. Все тонкости и нюансы диагностики датчиков термоанемометрического, терморезистивного, пьезоэлектрического и других подробно рассмотрены в видеокурсе "Диагностика бензиновых двигателей: три ступени к успеху".

Материалы: http://pakhomov-school.ru/bagazh-znanij/articles/sensors.html