Практическое использование датчиков атмосферного давления

Практическое использование датчиков атмосферного давления

Датчики атмосферного давления, например MPL115A, применяются не только для целей непосредственного измерения давления. С их помощью можно реализовать целое семейство приборов, в которых показания давления становятся основой расчета некоторых величин. Среди подобных устройств можно выделить альтиметры и метеостанции. Некоторые моменты реализации этих приборов описаны далее. Информация основана на документе Application Note AN3914 «Modern Altimeter and Barometer System using the MPL115A», author John B. Young, распространяемом Freescale Semiconductor

Измерение высоты

Датчики абсолютного атмосферного давления могут быть использованы для определения высоты над уровнем моря. Возможность такого измерения основана на физической модели атмосферного давления. Принято считать, что давление на поверхность Земли, или произвольного предмета, зависит от высоты воздушного столба. Чем больше этот столб, тем значительнее давление. Соответственно в низменностях высота столба и давление будут иметь большие значения, чем например, на горных вершинах. Примеры значений давления приведены в таблице:

	Высота над уровнем моря (м)	Давление (кПа)
Уровень моря	0	101,3
Уровень Мертвого моря	-396	106
Вершина Эвереста	10058	33

Зависимость давления от высоты выражена экспоненциальной функцией.

Для расчета высоты в метрах эта формула преобразуется в:

 

Где P₀— давление на уровне моря. По умолчанию принимается равным 101.3кПа

P_h – давление на искомой высоте в кПа.

Примеры значений давления и высоты.

Давление, кПа	Код АЦП MPL115A2	Высота, м
50	0	5642,17
55	78	4880,54
60	157	4185,23
65	236	3545,61
70	314	2953,41
75	393	2402,09
80	472	1886,36
85	550	1401,91
90	629	945,15
91	645	856,85
92	661	769,52
93	676	683,13
94	692	597,66
95	708	513,1
96	723	429,42
97	739	346,61
98	755	264,65
99	771	183,53
100	786	103,21
101	802	23,7
105	865	-286,67
110	944	-658,41
115	1022	-1013,63

Измеряя текущее барометрическое давление можно определить высоту положения датчика над уровнем моря. Необходимо только учесть, что атмосферное давление, кроме высоты, зависит еще от многих факторов. Поэтому измерения, проведенные, например, в различных погодных условиях будут давать разный результат. В табличных данных обычно используются средние значения давления, определенные для сухой погоды с переменной облачностью.

Точность измерения высоты зависит от разрешения АЦП датчика. Для цифрового датчика MPL115A2 такое разрешение составляет 1024, что в диапазоне измерений 50-115кПа даст цену одного отсчета в 0,064кПа. В размерности высоты, с учетом нелинейности характеристики давления, это составит 5.24м/отсчет на уровне моря и 10.55м/отсчет в горах. Для данного датчика, производители рекомендуют использовать иную величину минимального разрешения, составляющую 0.15кПа или 2.34 отсчета АЦП, что несколько увеличивает дискретность измерения высоты над уровнем моря.

Для повышения точности измерения высоты рекомендуется использовать датчик MPL3115A, имеющий повышенную разрядность АЦП.

Предсказание погоды

Датчики давления могут использоваться не только для определения высоты над уровнем моря, но и для предсказания погоды. Хорошо известно, что изменение давления предшествует смене погодных условий. Соответственно показания датчика давления, снимаемые в течение некоторого периода времени, могут являться основой погодных прогнозов. При этом имеется множество особенностей проведения подобных измерений.

Одним из важнейших моментов использования датчиков давления является место и способ установки. Для качественных измерений, корпус датчика должен быть установлен стационарно, в месте, защищенном от вертикальных потоков воздуха. В течение всего цикла измерений, составляющего несколько часов, положение датчика меняться не должно. Также необходимо учитывать изменение температуры в течение периода измерений, и производить необходимую коррекцию.

Сам принцип прогноза погоды, на основе тренда давления, достаточно прост. Направление изменения давления соответствует изменению погоды. Так понижение атмосферного давления обычно происходит перед ухудшением погоды, а повышение предшествует улучшению. Объясняет сущность этих явлений молекулярная модель воздуха. Для стандартных условий принято, что воздух состоит из смеси газов: 21% кислорода и 78% азота. Оставшийся процент отведен под другие газы. Молекулярная масса кислорода O

2 равна 32, азота N₂ — 28. Но в атмосфере кроме воздуха, присутствует большое количество водяного пара. Молекулярная масса H₂O равна 18, то есть пар существенно легче компонентов воздуха.

Молекулярная модель показывает, что при наличии большого количества водяного пара в атмосфере, давление должно быть низким. При этом большое количество влаги, как правило, свидетельствует о наличии облачности и возможности выпадения осадков. И наоборот, сухой воздух имеет более высокую массу, что приводит к увеличению давления. Снижение влаги в атмосфере становится признаком наступления хорошей погоды.

Изменение атмосферного давления достаточно медленный процесс. Соответственно проводить измерения следует через большие интервалы времени, например 2-3 часа. Сравнение начальных и конечных показаний на нескольких интервалах позволит определить, что происходит с давлением: рост или падение. На основании этих данных и формируется прогноз на ближайшие часы.

Пример прогноза по давлению

Существует еще один метод, предсказания погоды на основе измеренного давления. Этот метод более прост, но при этом позволяет получить краткосрочный прогноз, с не самой высокой вероятностью. Заключается он в определении текущего давления и сравнения его с погодной шкалой. Подобный способ раньше использовался в барометрах-анероидах, в которых шкала давления часто сопровождалась такими показателями как «дождь», «облачность», «ясно» и т.п. Средней величиной погодной шкалы принимается сухая погода с переменной облачностью, соответствующая на уровне моря давлению, равному 101.3 кПа или 760мм ртутного столба. Если измеренное значение ниже 101.3кПа, то в ближайшее время погода будет пасмурной. Даже если это не так, можно ожидать быстрого изменения метеорологических условий. И наоборот, если измеренное значение выше 101.3кПа, следует надеяться на солнечную погоду. Чем больше отклонение от средней точки, тем более ярко проявляются погодные явления, соответствующие текущей части шкалы. При использовании подобного метода прогнозирования следует учесть, что большинство населенных пунктов находятся выше уровня моря, поэтому использование в качестве среднего значения 101.3кПа приведет к погрешности прогноза, по высотным факторам. Чтобы устранить подобную погрешность, используется приведение давления в месте установки датчика к давлению на уровне моря и использование стандартной шкалы.

 

Здесь P(h) – текущее давление на высоте h, P(0) – давление, приведенное к уровню моря.

Прогноз погоды, основанный только на давлении или его тренде, не является абсолютным. В формировании метеорологических условий участвует огромное число факторов и явлений. Например, наличие тумана может привести к изменениям значения давления и искажениям тренда. Использование таких данных, в свою очередь, приведет к формированию не верного прогноза, особенно в областях, где туманы являются обычным делом. Также к ошибкам могут приводить восходящие и нисходящие потоки воздуха, что часто встречается в горной местности. Повысить точность прогнозирования в этих районах может создание сети метеостанций, либо использование дополнительных данных, например спутниковых метеоснимков.

You have no rights to post comments

mcucpu.ru

Датчик абсолютного давления: проверка, признаки неисправности

Все современные автомобили оснащены электронной системой управления двигателем, которая регулирует работу силового агрегата при помощи информации, снимаемой со специальных датчиков. Одним их таких устройств выступает датчик давления воздуха или МАР-сенсор, установленный во впускном коллекторе. Он реагирует на все изменения давления во впускном такте, а ЭБУ двигателя, в зависимости от показаний прибора, обеспечивает приготовление оптимальной горючей смеси.

Назначение и принцип работы датчика абсолютного давления

Датчик давления предназначен для измерения абсолютного давления, то есть давления воздуха относительно вакуума. Полученные данные используются системой управления двигателем для вычисления плотности воздуха и его расхода при оптимизации приготовления воздушно-топливной смеси. Прибор выступает альтернативой расходомера воздуха, а в некоторых моделях авто работает совместно с расходомером.

В современных датчиках применяют две технологии измерения: микромеханическую и тонкопленочную. Первая – более прогрессивная, так как производит более точные измерения, и большинство датчиков изготовлены именно по ней. При наличии в двигателе турбонаддува, между компрессором и коллектором ставят дополнительный датчик, регулирующий давление наддува в зависимости от потребности двигателя, который конструктивно идентичен ДАД.

В конструкции датчика давления воздуха присутствует 2 камеры – атмосферная, связанная со впускным коллектором, и вакуумная. Там же расположены 4 тензорезистора, прикрепленных к диафрагме, и электронный чип. Давление воздуха действует на диафрагму, и она перемещает тензорезисторы, которые в зависимости от положения меняют сопротивление, что в итоге влияет на величину импульса от чипа к блоку управления.

Чувствительные полупроводники для повышения импульса соединены по схеме моста, а исходящее напряжение изменяется от 1 до 5 В. Полученное напряжение позволяет ЭБУ определить давление во впускном коллекторе – чем оно больше, тем показатель считается выше. Исходя из типа датчика, он выдает различный тип сигнала – цифровой или аналоговый. В аналоговом приборе дополнительно устанавливают аналогово-цифровой преобразователь.

Датчик получает результаты о давлении воздуха следующим образом:

1. Воздушный поток в коллекторе давит на диафрагму прибора, и она изгибается.
2. При механическом растяжении диафрагмы на тензорезисторах меняется сопротивление, то есть наблюдается пьезорезистивный эффект.
3. Пропорционально сопротивлению тензорезисторов, меняется напряжение.
4. Полупроводники в датчике соединены по мостовой схеме и очень чувствительны. Электрическая схема, расположенная в приборе, мостовое напряжение усиливает, в итоге на выходе оно изменяется в пределах 1-5 В.
5. Исходя из того, какое выходное напряжение поступает в блок управления, рассчитывается уровень давления на впускном клапане. Более высокое напряжение соответствует более высокому давлению.

Признаки неисправности датчика абсолютного давления

О возникшей неисправности ДАД свидетельствуют следующие признаки:

1. Увеличение расхода топлива. Прибор подает в блок управления данные о высоком давлении воздуха, которое фактически гораздо ниже. По этой причине БУ подает в цилиндры богатую смесь.
2. Падает динамика двигателя, не улучшающаяся при прогреве.
3. При работе мотора из выхлопной трубы ощущается запах топлива.
4. Работающий двигатель даже в теплое время года выдает белый выхлоп.
5. Двигатель в холостом режиме работы долго не сбрасывает обороты.
6. При переключении передач заметны рывки машины.
7. Нестабильная работа двигателя во всех режимах работы, наличие посторонних шумов, зачастую переходящих в гул.

Возможные причины неисправности

Датчик абсолютного давления – достаточно надежное устройство, но иногда он выходит из строя, вызывая переключение работы двигателя в аварийный режим, и даже препятствуя запуску мотора. Причин неполадок в работе ДАД существует несколько:

1. Плохое соединение датчика и входного штуцера.
2. Закоксованный трубопровод, который имеет достаточно гибкую конструкцию.
3. Поломка датчика температуры воздуха, который связан с ДАД, а иногда объединен с ним в одном корпусе.
4. Разгерметизация вакуумного шланга по причине повреждения или отключения от датчика.
5. Обрыв контакта «масса».
6. Неисправность внутри датчика.

Проверка датчика абсолютного давления

В различных моделях авто конструкция датчика может отличаться, и, следовательно, алгоритм проверки тоже. Следующая обобщенная инструкция позволит исследовать большинство типов приборов. Для этого понадобятся:

1. Простой вакуумный манометр.
2. Тестер или вольтметр.
3. Вакуумный насос.
4. Тахометр.

Проверка датчика давления воздуха состоит из следующих этапов:

1. Для проверки аналогового датчика, его переходник подключается к вакуумному шлангу между датчиком давления и впускным коллектором. К переходнику также подсоединяют манометр.
2. Двигатель запускают и дают ему некоторое время поработать на холостых оборотах. При показателе разрежения в коллекторе менее 529 мм рт. ст., проверяют целостность вакуумного шланга, так как через повреждения на нем утрачивается часть воздуха. Также следует обратить внимание на состояние диафрагмы датчика, на которой могут присутствовать как заводские, так и приобретенные при эксплуатации дефекты.
3. После снятия показаний манометра, его заменяют на вакуумный насос, после чего создают разрежение 55-56 мм рт. ст. и прекращают откачку. При исправном датчике разрежение будет сохраняться 25-30 сек. Если требование не выполняется – датчик подлежит замене.
4. При проверке цифрового датчика пользуются тестером в режиме вольтметра.
5. Включают зажигание, находят контакты заземления и питания. К вольтметру подключают провод, соединенный с сигнальным контактом тестируемого датчика. При его нормальной работе напряжение будет составлять около 2,5 В. При наличии неисправностей – отличаться в большую или меньшую сторону.
6. Тестер переключают в режим работы тахометра и отсоединяют от ДАД вакуумный шланг. Положительный ввод подключают к сигнальному проводу, а минус – к заземлению. При исправном датчике тахометр выдаст результат – 4400-4850 об/мин.
7. Снова используется вакуумный насос, который подключается к датчику давления. Насосом постоянно меняют разрежение в приборе и следят за показаниями тахометра. При исправном датчике разрежение и показатели тахометра будут стабильными.
8. При отключении вакуумного насоса, тахометр останавливается на показателе 4400-4900 об/мин. Если показания отличаются от указанных в ту или иную сторону – датчик неисправен.

Ремонт

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

Ремонт датчика осуществляют в определенной последовательности:

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

voditelauto.ru

для чего нужен, как работает, признаки неисправности и проверка

Электронный блок управления стал неотъемлемой частью современного двигателя и без его помощи обеспечить нормальную работу всех систем и уследить за их исправностью невозможно. Датчик абсолютного давления, также известный как ДАД, лишь одно из многих регулирующих устройств, влияющих на стабильность работы двигателя и передающее информацию на ЭБУ.

Во многих автомобилях он расположен на впускном коллекторе двигателя и регистрирует колебания уровня давления в тракте впуска. В дальнейшем на основании данных ДАД электронный блок оптимизирует состав горючей смеси, поступающей в камеру сгорания.

Теперь рассмотрим детальнее, что такое датчик абсолютного давления, как он работает и почему без него не обойтись?

Для чего нужен датчик абсолютного давления

Как может выглядеть датчик абсолютного давления.

Это небольшое устройство отвечает за замеры абсолютного давления. Понятие «абсолютное давление» используется не случайно, ведь исходным ориентиром для проведения измерений является состояние вакуума, который принимается за абсолют.

После поступления данных в ЭБУ электроника, учитывая давление и температуру во впускном коллекторе, определяет наиболее подходящую плотность воздуха и предполагаемый его расход, что необходимо для подготовки топливно-воздушной смеси соответствующего качества. Блок управления согласно рассчитанной массе потребляемого воздуха отдает управляющие команды необходимой продолжительности, благодаря чему и выполняется регулировка форсунок впрыска. Хотя датчик давления – очень достойная замена расходомеру, иногда они устанавливаются на агрегат совместно.

Как работает датчик абсолютного давления

Благодаря ДАД удается проконтролировать, какой объем воздуха поступает сквозь дроссельную заслонку. Опираясь на этот показатель, формируется команда-импульс, определяющая количество топлива, необходимого для образования сбалансированной по составу топливо-воздушной смеси. Внутри датчика есть вакуумная камера, воздух из которой удален изначально. Она соотносит показатель давления во входном штуцере с давлением в вакуумной камере и согласно полученной разнице создает исходящий сигнал. Чтобы датчик определил давление, необходима целая цепочка действий:

• Высокочувствительная диафрагма ДАД деформируется под воздействием давления во впускном коллекторе.
• Растяжение диафрагмы обуславливает изменение сопротивления на тензорезисторах поверхностного положения, другими словами имеет место так называемый пьезорезисторный эффект.
• Пропорционально динамике сопротивления тензорезисторов наблюдаются колебания напряжения.
• Способ соединения тензорезисторов обеспечивает высокую чувствительность, которая благодаря чипу ДАД повышается еще больше, в итоге чего выходное напряжение варьируется в интервале 1-5 В.
• Согласно поступающему на вход ЭБУ напряжению формируется импульс, уходящий на форсунки. Он и определяет давление на впускном клапане. При этом напряжение и давление связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью.

Где находится ДАД

Крепление ДАД на кузове.

Уже упоминалось, что датчик нужно искать на коллекторе. Подчеркнем только то, что применяется он только на инжекторных двигателях. В особенности это верно, когда автомобиль оснащен силовым агрегатом с турбонаддувом и компрессором.

Однако во многих моделях место его расположения несколько иное – в кузовной части моторного отсека и крепится он прямо к кузову. В этом случае входной штуцер и входной коллектор соединяются посредством гибкого шланга. Следует учесть, что ДАД устанавливается и тогда, когда на автомобиле отсутствует датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). 

Признаки неисправности датчика абсолютного давления воздуха

О поломке ДАД может говорить целая группа «симптомов»:

• Заметно повышается потребление топлива, что происходит по причине поступления сигнала от датчика в ЭБУ о высоком давлении, уровень которого в действительности ниже. При этом электронный блок отдает команду о подаче смеси обогащенной больше необходимого.
• Ухудшается динамика двигателя, которая и после прогрева не приходит в норму.
• Даже в летний сезон появляются белоцветные выхлопы.
• Из выхлопной возможно появление запаха бензина.
• Продолжительное время не снижаются обороты на холостом ходу.
• Переключение сопровождается резкими рывками или провалами.
• Непонятного рода шумы, нередко перерастающие в гул.

Как проверить датчик абсолютного давления

Методика диагностики ДАД зависит от спецификации сенсорного устройства, которое бывает аналоговым либо цифровым. Для подтверждения работоспособности аналогового датчика абсолютного давления необходим следующий алгоритм действий:

• К вакуумному шлангу, соединяющему ДАД и входной коллектор, присоединяется переходник датчика, а к нему подключается манометр.
• Запускается мотор и несколько минут работает на холостых. В случае разрежения в коллекторе ниже 529 мм, стоит посмотреть, не пропускает ли воздух сам шланг. Не лишним будет взглянуть на диафрагму датчика и убедиться, что на ней нет изъянов.
• Сняв показания манометра, необходимо его отсоединить и поставить вместо него вакуумный насос. Далее следует создать разрежение 55-56 мм рт.ст. и остановить откачивание. Можно считать, что ДАД не поврежден, когда разрежение останется неизменным в течение около 30 сек, в ином случае устройству потребуется замена.

Когда имеем дело с цифровым датчиком, можно поступать так:

• Переводим тестер в режим вольтметра.
• Заводим двигатель и определяем положение контактов питания и заземления. К тестеру подсоединяем провод, подключенный к выходному контакту датчика. О его исправности говорит напряжение 2,5 В или около того. Если разница с указанным напряжением в сторону повышения или понижения существенная – устройство вышло из строя.
• Тестер переключается в режим тахометра и отсоединяется вакуумный шланг.
• Щуп «+» нужно подключить к сигнальному выводу, а «-» – к заземлению. В норме прибор должен показывать 4400-4900 об/мин.
• Теперь требуется подсоединить вакуумный насос т к датчику абсолютного давления. По результатам многократных изменений разрежения скачков в показаниях тахометра и давления быть не должно.
• Когда вакуумный насос будет отключен, тахометр должен показывать 4400-4900 об./мин, что говорит об исправности ДАД. В ином случае устройство неисправно.

Видео на тему

Похожие статьи

avtonov.com

Датчик атмосферного давления, температуры и влажности воздуха

Некоторое время назад я описывал прибор для мониторинга качества воздуха в помещении, который можно сделать самостоятельно из деталей заказанных в известном китайском интернет магазине.

Где-то в комментариях или письмах мне посоветовали дополнить прибор датчиком BME280 для расширения функциональности.

Я посмотрел описания и обзоры этого датчика и понял что это отличная идея.
Датчик представляет из себя интегрированный комплекс датчиков позволяющий измерять температуру и влажность воздуха, а так же текущее атмосферное давление.
Характеристики датчика вполне достойны для применения в бытовых условиях.
В первую очередь он довольно маленький, что позволяет легко закрепить его вне прибора, что бы на него не влиял разогрев остальных элементов. Датчик питается напряжением 3,3 вольта, что меня устроило. Большинство датчиков и контроллер в моем приборе питаются именно этим напряжением.
Точность показаний заявленных производителем:
Температура — 0,5°C
Влажность — 3 %RH
Давление — 1.0 hPa

Датчик имеет интерфейс подключения I2C, что в моем случае меня очень порадовало. Дело в том что свободных ног, GPIO у контроллера в моем приборе не осталось. Но этот интерфейс позволяет подключить несколько разных датчиков на одни и те же контакты, различая их по адресам на шине. Шина I2C в моем приборе уже используется для доступа к модулю часов DS3231.
И я просто подключил новый датчик прямо к контактам модуля часов.

В результате этого не потребовалось изменения основной платы прибора. И те приборы которые были сделаны по старой схеме могут быть легко модернизированы до нового варианта. Достаточно припаять на шлейфе новый датчик и перепрошить контроллер.

В прошивке я добавил модуль обработки данных полученных с нового датчика BME280 и изменил модуль вывода информации на дисплей. Теперь каждые 15 секунд информация об уровне пыли заменяется на информацию полученную с нового датчика. Температуру, влажность, атмосферное давление.

Сам датчик BME280 я вынес за пределы корпуса прибора и разместил на задней панели.

На картинке это маленький радиатор в верхнем левом углу.
Для работы остальных датчиков используется вентилятор, который не спеша продувает корпус.

Вот такой получился окончательный результат:

Для тех кто заинтересовался конструкцией прибора может пройти по ссылкам:

Электрическая схема прибора

Монтажная схема

→ Тут можно взять новую прошивку
→ Тут Архив с файлами скриптов
→ Тут инструкция о том как самостоятельно собрать подобный прибор

Инструкцию о том как прошивать контроллер

Описание первого варианта прибора

Чё на!?

mysku.ru

Как проверить датчик абсолютного давления — DRIVE2

Назначение и принцип работы датчика абсолютного давления
Датчик давления предназначен для измерения абсолютного давления, то есть давления воздуха относительно вакуума. Полученные данные используются системой управления двигателем для вычисления плотности воздуха и его расхода при оптимизации приготовления воздушно-топливной смеси. Прибор выступает альтернативой расходомера воздуха, а в некоторых моделях авто работает совместно с расходомером.
В современных датчиках применяют две технологии измерения: микромеханическую и тонкопленочную. Первая – более прогрессивная, так как производит более точные измерения, и большинство датчиков изготовлены именно по ней. При наличии в двигателе турбонаддува, между компрессором и коллектором ставят дополнительный датчик, регулирующий давление наддува в зависимости от потребности двигателя, который конструктивно идентичен ДАД.
В конструкции датчика давления воздуха присутствует 2 камеры – атмосферная, связанная со впускным коллектором, и вакуумная. Там же расположены 4 тензорезистора, прикрепленных к диафрагме, и электронный чип. Давление воздуха действует на диафрагму, и она перемещает тензорезисторы, которые в зависимости от положения меняют сопротивление, что в итоге влияет на величину импульса от чипа к блоку управления.
Чувствительные полупроводники для повышения импульса соединены по схеме моста, а исходящее напряжение изменяется от 1 до 5 В. Полученное напряжение позволяет ЭБУ определить давление во впускном коллекторе – чем оно больше, тем показатель считается выше. Исходя из типа датчика, он выдает различный тип сигнала – цифровой или аналоговый. В аналоговом приборе дополнительно устанавливают аналогово-цифровой преобразователь.
Датчик получает результаты о давлении воздуха следующим образом:

Воздушный поток в коллекторе давит на диафрагму прибора, и она изгибается.
При механическом растяжении диафрагмы на тензорезисторах меняется сопротивление, то есть наблюдается пьезорезистивный эффект.
Пропорционально сопротивлению тензорезисторов, меняется напряжение.
Полупроводники в датчике соединены по мостовой схеме и очень чувствительны. Электрическая схема, расположенная в приборе, мостовое напряжение усиливает, в итоге на выходе оно изменяется в пределах 1-5 В.
Исходя из того, какое выходное напряжение поступает в блок управления, рассчитывается уровень давления на впускном клапане. Более высокое напряжение соответствует более высокому давлению.
Признаки неисправности датчика абсолютного давления
О возникшей неисправности ДАД свидетельствуют следующие признаки:
Увеличение расхода топлива. Прибор подает в блок управления данные о высоком давлении воздуха, которое фактически гораздо ниже. По этой причине БУ подает в цилиндры богатую смесь.
Падает динамика двигателя, не улучшающаяся при прогреве.
При работе мотора из выхлопной трубы ощущается запах топлива.
Работающий двигатель даже в теплое время года выдает белый выхлоп.
Двигатель в холостом режиме работы долго не сбрасывает обороты.
При переключении передач заметны рывки машины.
Нестабильная работа двигателя во всех режимах работы, наличие посторонних шумов, зачастую переходящих в гул.
Возможные причины неисправности
Датчик абсолютного давления – достаточно надежное устройство, но иногда он выходит из строя, вызывая переключение работы двигателя в аварийный режим, и даже препятствуя запуску мотора. Причин неполадок в работе ДАД существует несколько:
Плохое соединение датчика и входного штуцера.
Закоксованный трубопровод, который имеет достаточно гибкую конструкцию.
Поломка датчика температуры воздуха, который связан с ДАД, а иногда объединен с ним в одном корпусе.
Разгерметизация вакуумного шланга по причине повреждения или отключения от датчика.
Обрыв контакта «масса».
Неисправность внутри датчика.
Проверка датчика абсолютного давления
В различных моделях авто конструкция датчика может отличаться, и, следовательно, алгоритм проверки тоже. Следующая обобщенная инструкция позволит исследовать большинство типов приборов. Для этого понадобятся:
Простой вакуумный манометр.
Тестер или вольтметр.
Вакуумный насос.
Тахометр.
Проверка датчика давления воздуха состоит из следующих этапов:
Для проверки аналогового датчика, его переходник подключается к вакуумному шлангу между датчиком давления и впускным коллектором. К переходнику также подсоединяют манометр.
Двигатель запускают и дают ему некоторое время поработать на холостых оборотах. При показателе разрежения в коллекторе менее 529 мм рт. ст., проверяют целостность вакуумного шланга, так как через повреждения на нем утрачивается часть воздуха. Также следует обратить внимание на состояние диафрагмы датчика, на которой могут присутствовать как заводские, так и приобретенные при эксплуатации дефекты.
После снятия показаний манометра, его заменяют на вакуумный насос, после чего создают разрежение 55-56 мм рт. ст. и прекращают откачку. При исправном датчике разрежение будет сохраняться 25-30 сек. Если требование не выполняется – датчик подлежит замене.
При проверке цифрового датчика пользуются тестером в режиме вольтметра.
Включают зажигание, находят контакты заземления и питания. К вольтметру подключают провод, соединенный с сигнальным контактом тестируемого датчика. При его нормальной работе напряжение будет составлять около 2,5 В. При наличии неисправностей – отличаться в большую или меньшую сторону.
Тестер переключают в режим работы тахометра и отсоединяют от ДАД вакуумный шланг. Положительный ввод подключают к сигнальному проводу, а минус – к заземлению. При исправном датчике тахометр выдаст результат – 4400-4850 об/мин.
Снова используется вакуумный насос, который подключается к датчику давления. Насосом постоянно меняют разрежение в приборе и следят за показаниями тахометра. При исправном датчике разрежение и показатели тахометра будут стабильными.
При отключении вакуумного насоса, тахометр останавливается на показателе 4400-4900 об/мин. Если показания отличаются от указанных в ту или иную сторону – датчик неисправен.
Ремонт
После диагностики неисправности ДАД, приступают к ее устранению. При мелкой поломке, поддающейся ремонту, прибор оставляют. Если прибор выдает неправильные показания – необходима его полная замена. Конструкция датчика на проведение ремонта не рассчитана, и все действия, направленные мастером на устранение неисправностей, проводятся на его страх и риск. Но стоимость нового прибора достаточно высока, и все манипуляции в случае успеха становятся оправданными.
Ремонт датчика осуществляют в определенной последовательности:
Ножом или другим острым инструментом снимают крышку прибора, после чего выявляют местонахождение неисправности.
Контакты чистят от загрязнений и ржавчины, проверяют надежность их соединения, а после чистки просушивают, заливают силиконовым герметиком, и снова сушат. На собранном приборе герметиком заделывают все стыки.
Прибор устанавливают на автомобиль и проверяют его исправность. Быстрый запуск двигателя и его ровная работа означают исправность прибора. Если ремонт не принес ожидаемых результатов – датчик меняют на новый.
Использовать автомобиль с неисправным ДАД очень пагубно скажется на состоянии ДВС!

Zoom

www.drive2.com

Датчик абсолютного давления воздуха: количество воздуха

Контроль количества поступающего в цилиндры воздуха — одна из основ нормальной работы современного двигателя. Для измерения количества воздуха используются датчики абсолютного давления — все об этих устройствах, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и замене читайте в данной статье.

Датчик абсолютного давления воздуха — назначение и его место в двигателе

Датчик абсолютного давления воздуха (ДАД, MAP — Manifold absolute pressure sensor) — один из основных датчиков системы управления инжекторным и дизельным двигателем внутреннего сгорания; датчик для измерения текущего давления воздуха, поступающего во впускной коллектор мотора.

ДАД является составной частью системы контроля и управления силовым агрегатом, обеспечивая его нормальное функционирование в зависимости от текущего режима и нагрузок. Посредством данного прибора измеряется давление воздуха во впускном коллекторе двигателя — на основе этой информации электронный блок управления (ЭБУ) выполняет расчет количества воздуха, поступающего в цилиндры во время такта впуска, и в соответствии с алгоритмами изменяет работу силового агрегата (меняет пропорции воздуха и топлива в горючей смеси, момент впрыска и т.д.).

Следует отметить, что датчики абсолютного давления — это альтернатива датчикам массового расхода воздуха, на одном двигателе эти датчики и не устанавливаются.

От функционирования ДАД зависит функционирование мотора и возможность нормальной эксплуатации всего транспортного средства, поэтому в случае поломки или некорректной работы датчик должен быть как можно скорее заменен. Но прежде, чем покупать новый датчик, следует разобраться в типах и принципе работы этих устройств.

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos

  770 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos АВТОТРЕЙД

  900 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АЭНК-К

  1 750 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos (ОАО ГАЗ)

  1 130 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 АВТОТРЕЙД

  965 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ ЗМЗ-406 (ОАО ГАЗ)

  1 350 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ГАЗ,УАЗ УМЗ-4216 ЕВРО-3 DAEWOO Lanos ЭЛКАР

  1 125 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха SSANGYONG Kyron,Actyon,Actyon Sport,Rexton OE

  2 688 ₽

• Датчик ВАЗ-1118,2170,2190 дв.21127 абсолютного давления и температуры воздуха на впуске CARTRONIC

  860 ₽

• Датчик абсолютного давления воздуха ЯМЗ ЕВРО-3 АЭНК-К

  1 570 ₽

Конструкция и принцип работы датчиков абсолютного давления воздуха

Датчик абсолютного давления воздуха, как можно понять по названию, измеряет абсолютное давление воздуха во впускном коллекторе относительно вакуума (точнее — некоторого низкого давления, которое можно условно считать вакуумом). Также существуют датчики относительного и дифференциального давлений (измеряют и сравнивают давление воздуха относительно атмосферного), однако они в данной статье не рассматриваются.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили ДАД на основе микромеханических пьезорезистивных чувствительных устройствах (MEMS-сенсорах, от англ. Microelectromechanical systems — микроэлектромеханические системы, МЭМС). В данных датчиках используется чувствительный элемент, в котором сочетается микроэлектронная чувствительная часть, помещенная на подвижную мембрану (она выступает в роли механической части) — за счет их взаимодействия осуществляется измерение давления.

Существует несколько разновидностей микромеханических ДАД, но все они основаны на едином физическом принципе. В датчике присутствует герметичный объем воздуха, в котором поддерживается так называемое опорное давление — низкое давление (раз в 5-10 ниже нормального атмосферного), на основе которого осуществляется отсчет давления воздуха во впускном коллекторе. Данный объем воздуха закрыт диафрагмой (мембраной), на которой тем или иным способом выполнены полупроводниковые пьезорезисторы (тензорезисторы) — элементы, электрическое сопротивление которых зависит от деформации (растягивания или сжатия). Обычно на мембране располагается четыре пьезорезистора, включенных по мостовой схеме.

Работа такого датчика сводится к измерению электрического сопротивления пьезорезисторов при деформации диафрагмы, возникающей вследствие разности давлений между замкнутым объемом с опорным давлением и объемом с измеряемым давлением. Чем значительнее разница давлений, тем сильнее деформируются мембрана и расположенные на ней пьезорезисторы — в результате изменяется протекающий по пьезорезисторам ток, что и измеряется интегрированной в датчик оценочной схемой или электронным блоком. Зависимость тока и давления заранее устанавливается для каждого конкретного устройства, она входит в алгоритмы управления двигателем, записанные в электронном блоке (контроллере).

Конструктивно ДАД на основе MEMS-сенсоров могут отличаться. В частности, чувствительный элемент может выполняться на толстопленочной кремниевой подложке, в которой формируется замкнутый пузырек воздуха и тензорезисторы. Также существуют конструкции с большой по площади мембраной с пьезорезисторами, за которой располагается закрытый объем с опорным давлением.

Независимо от используемого чувствительного элемента, ДАД помещается в пластиковый корпус, с одной стороны которого выполнен патрубок с уплотнительным кольцом для подключения к впускному коллектору (напрямую или через трубопровод небольшой длины), а с другой — электрический разъем для подключения к ЭБУ.

Типы современных ДАД

ДАД отличаются типом выходного сигнала и назначением (применимостью).

По типу выходного сигнала приборы делятся на две группы:

• Аналоговые;
• Цифровые.

В первом случае датчик формирует аналоговый сигнал (он берется непосредственно от тензорезисторов), который поступает на электронный блок, где и подвергается обработке. Это наиболее простые по конструкции датчики, которые в новых автомобилях практически не используются, так как для работы с ними подходят только определенные электронные блоки управления двигателем.

Конструкция датчика абсолютного давления воздуха с интегрированной схемой оценки

Во втором случае в сам датчик интегрирована оценочная схема, которая измеряет и преобразует аналоговый сигнал от пьезорезисторов в цифровую форму — этот сигнал и поступает на электронный блок. Основу ДАД данного типа составляют специальные микросхемы, которые содержат в себе как сенсорный элемент, так и оценочную схему. На новые автомобили наиболее часто ставится именно этот тип датчика, так как он подходит для большинства контроллеров с соответствующим входом.

Отдельную группу составляют так называемые T-MAP-датчики — интегрированные датчики температуры и ДАД. В них помимо MEMS-сенсора помещен датчик температуры на основе обычного терморезистора, такой прибор измеряет давление и температуру, что позволяет точнее определять количество поступающего в цилиндры воздуха и вносить коррективы в работу многих вспомогательных систем (в том числе интеркулера для двигателей, оборудованных турбокомпрессором, и других).

По применимости ДАД делятся на две больших группы:

• Для атмосферных двигателей — измеряют давление в пределах 0-1 атмосферы;
• Для двигателей с турбонаддувом — измеряют давление в пределах 0-2 атмосферы и более.

Существуют и датчики для измерения давлений вплоть до 5-6 атмосфер, они чаще всего используются не во впускном коллекторе (так как в моторах такое давление встречается нечасто), а в пневматической системе автомобилей.

Также датчики имеют исполнение на напряжение питания 12 и 24 В, а для их подключения могут использоваться электрические разъемы различных типов (обычно — с ножевыми контактами под отдельные разъемы или групповые колодки, но существуют варианты и под штыревые колодки).

Как выбрать и заменить датчик абсолютного давления воздуха

ДАД играет одну из ключевых ролей в нормальной работе двигателя, при его неисправности нарушается работа мотора на всех режимах (повышенные обороты на холостых, «плавающие» обороты — все это в целом ухудшает динамику автомобиля), повышается дымность выхлопа, увеличивается шум и уровень вибраций, появляется запах бензина в выхлопе, а также наблюдается перерасход топлива. При появлении этих признаков следует провести диагностику устройства, и при его неисправности — произвести замену.

На замену следует выбирать ДАД только того типа и модели, что был установлен ранее, лучше всего это делать по каталожному номеру. Использование датчиков других типов в большинстве случаев просто невозможно вследствие разницы в установочных размерах и электрических характеристиках. Также можно выбирать и универсальные модели, используемые на определенных линейках двигателей, однако следует учитывать, что один и тот же датчик для разных двигателей может иметь разные каталожные номера и на гарантийных автомобилях их менять нельзя.

Особое внимание выбору нового датчика следует уделять в случае турбированного двигателя. Для таких моторов следует использовать специальные ДАД, рассчитанные на более высокие давления. Установка обычного датчика в этом случае нарушит работу силового агрегата.

Замена датчика абсолютного давления, как правило, довольно проста и не требует специального инструмента. Эта работа в общем случае выполняется в несколько шагов:

1. Снять электрический разъем с датчика;
2. Демонтировать датчик, выкрутив удерживающие его винты или болты;
3. Отсоединить датчик от коллектора или патрубка;
4. Установить новый датчик в обратном порядке (при этом не забыв установить новое уплотнительное кольцо или хомут).

Ремонт должен выполняться на остановленном двигателе и только после снятия клеммы с аккумулятора. После установки новый ДАД не требует калибровки или каких-либо настроек (хотя в определенных случаях это придется выполнить) и вся система сразу начинает работать.

Верный выбор и правильная замена датчика абсолютного давления воздуха — гарантия надежной работы силового агрегата на всех режимах.

www.avtoall.ru

устройство ДАД и его работа

За впрыск топлива отвечают одновременно несколько датчиков, но при этом все они выполняют свои функции. Так, например датчик температуры всасываемого воздуха, измеряет температуру входящего воздуха, и от нее проводит расчет плотности. При этом сам датчик как матрешка часто бывает встроен в датчик абсолютного давления (ДАД) воздуха.

 Загрузка …

С их помощью топливо насыщается кислородом в необходимой пропорции. Как известно плотность воздуха меняется с его температурой, именно поэтому и нужен измеритель, способный определить какова его текущая плотность.

ДАД находится во впускном коллекторе транспортного средства. Данные полученные им передаются в ЭБУ. Там информация обрабатывается и рассчитывается для оптимизации топливной смеси и воздуха.

Название измеритель получил от своего принципа работы. Он сравнивает давление воздуха, соотнося его с вакуумом – с абсолютом. Именно поэтому и получил в свое название это слово.

Как устроен датчик температуры и давления воздуха?

Конструкция датчика имеет в себе:

• атмосферную камеру, связанную с впускным коллектором;
• вакуумную камеру;
• электронный чип;
• диафрагма;
• 4 тензорезистора.

Отдельно стоит датчик температуры воздуха, но его температура обрабатывается одновременно с информацией с ДАД.

В результате работа детектора выглядит следующим образом:

1. всасываемый воздух оказывает давление на диафрагму, изгибая ее;
2. в установленных на диафрагме тензорезисторах меняется сопротивление и происходит пьезорезистивный эффект;
3. относительно сопротивления меняется и напряжение
4. полупроводники, соединенные мостом весьма чувствительны, а электрическая схема еще и усиливает напряжение, увеличивая его на 1-5В.
5. в результате в ЭБУ поступает значение выходного напряжение соответствующее давлению в измерителе.

Неисправности устройства

Основным признаком неисправности ДАД становиться перерасход топлива. В результате неисправности аппарата в ЭБУ поступают неверные сведения о давлении, которое на деле ниже заявленного. В результате в цилиндры двигателя поступает богатая смесь.

Резко проседает динамика движка, не меняющаяся при прогреве. В выхлопе ощущается сильный запах топлива. Цвет выхлопа даже в жаркое время года остается белым. Холостой режим движка долгое время не снижает обороты. Машина двигается рывками при переключении передач. Множество посторонних звуков сопровождающих работу движка.

К поиску неисправностей прибора как обычно стоит приступать с проверки электронной цепи транспортного средства. Плохое соединение, грязные или обугленные контакты, всё это может привести к видимости неисправности прибора.

Выход из строя находящегося в корпусе ДАД датчика температуры также влияет на общую работу аппарата. Необходимо проверить вакуумный шланг на предмет повреждений и разгерметизации. Удостовериться в отсутствии иных неисправностей и поломок внутри прибора.

Ремонту прибор не подлежит, поэтому в случае неисправности сразу же подвергается полной замене. Исключение составляет чистка контактов. Исходя из этого, осуществляется и его диагностика. Проще всего по понятным причинам установить новый датчик и проверить работу. Если всё нормально, то старый аппарат можно выбросить.

Существует и более точная диагностика неисправности. Для этого необходимо вооружится соответствующими инструментами, такими как вольтметр, вакуумный манометр и насос, а также тахометр. Однако на деле выявление конкретной проблемы никак конечному пользователю не поможет и нужно сразу задумываться о замене после проверки проводки.

Замена измерителя на новый происходит без проблем. Снимается гибкий шланг, жгут проводов и отвинчиваются крепежи. После чего старое устройство снимается, а на его место устанавливается новое, с повторением всей процедуры обратной снятию.

Рекомендуем купить

Итог

Львиная доля неисправностей в двигательной системе происходит из-за неисправностей в работе этого детектора. В отличие от ДТОЖ, о неисправности ДАД никто лишний раз не сообщит, однако его проблемы достаточно хорошо ощущаются во время вождения автомобиля.

Чем раньше вы заметите проблему, тем быстрее сможете спасти двигатель от износа. Прислушиваться к движку и лишний раз открывать капот и проверять всё нет смысла. Элементарный перерасход топлива бывалый водитель обнаружит достаточно быстро. Переключение передач, сопровождаемое вдавливанием вас в сиденье, как в популярных фильмах также ощущается без особых ухищрений.

Следите за автомобилем и своевременно обновляйте выходящие из строя элементы.

Датчики двигателя внутреннего сгорания в 3D. Основы.

alertok.ru