Датчик расхода воздуха: почему он так важен и как его проверить
Расспросили эксперта, как поступать в случае неисправностей ДМРВ и к чему они приводят, если вовремя не предпринять меры.
- Что это
- Для чего
- Где находится
- Признаки неисправности
- Как проверить
Эксперт в этом материале: Евгений Леденев, технический директор «Обухов Митино»
Что такое ДМРВ
ДМРВ (датчик массового расхода воздуха) — устройство термоанемометрического типа из разряда электронных систем, предназначенное для оценки объема воздушных масс, которые поступают в двигатель внутреннего сгорания. В обиходе его часто называют расходомером. ДМРВ появился в 1980-х годах вместе с управляемыми программными системами впрыска.
Расходомер подключается к электронному блоку управления двигателем. В современных машинах используют два типа ДМРВ, которые находятся во впускной системе:
- Нитевый, он же проволочный, в составе которого есть платиновые нити.
- Пленочный — вместо нитей установлен кремниевый кристалл с платиновым напылением.
Пленочный ДМРВ (Фото: Ozon)
Принцип работы датчиков разнится в зависимости от конструкции:
- Нитевый ДМВР. Каждый из слоев напыления обладает определенным сопротивлением. Датчик обдувается воздухом, и его температура понижается. Компьютер вычисляет объем потребленного воздуха.
- Пленочный ДМРВ. На подложку нанесена тонкая пленка чувствительных элементов — резисторов. Они нагреваются до 180 °С и охлаждаются проходящим воздухом. Его количество определяется на основании показателей тока нагрева.
Нитевые датчики дают более точную информацию — на 3% лучше по сравнению с пленочными. Но последние гораздо проще и дешевле в производстве: не нужно крепить нити сваркой или фиксировать на подвесах.
Нитевый ДМВР (Фото: Ozon)
Для чего нужен ДМРВ
Как понятно из названия, устройство предназначено для измерения потоков воздуха. Сигнал датчика воздушных масс используется:
- для расчета нужного объема топлива и режимной точки двигателя;
- в дизеле — для управления рециркуляцией выхлопных газов;
- для определения и использования необходимого объема топлива;
- для вычисления нагрузки на двигатель, в результате чего оптимизируется управление углом опережения зажигания и, соответственно, крутящим моментом силового агрегата.
Стехиометрическая, то есть оптимальная по соотношению, смесь, — это почти 15 частей воздуха и одна часть топлива. ДМРВ нужен для контроля этих двух составляющих: данные об объемах воздуха поступают в систему регулировки впрыска. Если датчик исправен, он не только позволит контролировать подачу топлива, но и сократит расходы на него, а также уменьшит износ внутренних частей машины.
Где находится ДМРВ
Обычно расходомер расположен сразу за воздушным фильтром и перед впускным коллектором двигателя. Датчик также может находиться в другом месте во впускном коллекторе, но всегда перед корпусом дроссельной заслонки. Это расположение позволяет ему измерять количество воздуха, поступающего в двигатель. На основании показаний датчика ЭБУ рассчитывает количество топлива, которое необходимо использовать.
Иногда датчик температуры воздуха объединен с ДМРВ. Однако существуют различные типы расходометра, и все они требуют индивидуального обслуживания. Цифровые системы посылают частотный выходной сигнал, а аналоговые датчики массового расхода воздуха выдают переменный сигнал напряжения. Оба выхода отправляются в модуль управления двигателем, чтобы помочь регулировать воздушно-топливную смесь в системе автоматической коробки передач автомобиля.
Воздух, поступающий в коллектор, можно фиксировать и другим датчиком — ДАД, работающим вместе с контролем температуры. ДАД, в отличие от ДМРВ, измеряет разницу давления в вакуумной камере и на входе. В нем стоит высокочувствительная диафрагма. Она растягивается, тем самым меняя сопротивление тензорезисторов.
Датчик массового расхода воздуха в машине Opel Antara 2.0 CDTI (Фото: Antonín Ryska / Wikipedia)
Признаки неисправности ДМРВ
Из-за неверной работы воздухомера блок управления не будет получать актуальные данные по расходу топлива, в результате его может поступать недостаточно или, наоборот, слишком много. Не всегда можно определить точную причину по косвенным признакам. Так, аналогичные неисправности возникают при неправильной работе системы зажигания или турбокомпрессора. Присмотритесь к основным и косвенным «симптомам» и решайте проблему с помощью специалиста:
Ошибка на панели приборов
Если ДМРВ выходит из строя, срабатывает датчик сигнализатора Check Engine. При этом происходит уменьшение мощности двигателя. Код ошибки сохраняется в системе для упрощения дальнейшей диагностики. Когда нет бортового компьютера с возможностью определить причину неполадок, придется решать проблему в сервисном центре.
Увеличение расхода топлива
Если поломок не было, а двигатель внезапно начал расходовать больше топлива, причиной может быть выход датчика из строя. На эту же проблему указывают провалы при переключении передач, исчезновение тяги или, например, запуск автомобиля не с первого раза. Когда ДМРВ подает слабый сигнал, расход топлива может увеличиваться до 20%.
Фото: CHROMORANGE / Bilderbox / Global Look Press
Рабочее напряжение
Попробуйте подключить мультиметр для измерений. Идеальные показатели выходного напряжения — 0,996 В. Более низкие значения свидетельствуют о разной степени износа. Если ресурс подходит к концу (показатели менее 1,040 В), в скором времени датчик необходимо заменить. Учитывайте, что на корректность данных влияет не только состояние детали, но и, например, плохой обжим проводов.
Евгений Леденев: «Когда датчик расхода неисправен, происходит сбой и нарушаются пропорции топлива и воздуха, подаваемого в двигатель. Указанные выше симптомы не являются 100%-ным подтверждением, что вышел из строя именно ДМРВ. Но они указывают на необходимость проверить, все ли в порядке с датчиком».
Как проверить ДМРВ
Евгений Леденев: «ДМРВ проверяется каждое ТО или по обращению клиента, проверка производится с помощью официальной программы GAC. Средняя стоимость услуги:
- при проведении ТО — входит в стоимость ТО;
- если клиент приезжает именно по данной проблеме, стоимость будет составлять около 2 тыс. руб.
Отказаться от ДМРВ нельзя, без него модуль управления двигателем не сможет рассчитать, какое количество топлива надо подать. Следствием станет неравномерная работа ДВС и отсутствие фактической мощности двигателя.
Замена данного датчика требуется, если один из резисторов вышел из строя. Чистка требуется очень редко, если показатели начинают отличаться от базовых».
Единственный минус датчика массового расхода воздуха — его цена. Разброс стоимости очень большой, от 3 до 30 тыс. руб. в зависимости от автомобиля и производителя. В некоторых моделях машин ДМРВ встроен в блок управления двигателем. Тогда его замена выйдет значительно дороже.
Всё про датчик массового расхода воздуха (расходомер)
В тонкой и точной настройке автомобильного двигателя важно всё: и качество автожидкостей, и нормальная работа каждого элемента, и слаженность всех процессов. Одним из элементов, определяющих, насколько правильно в конечном итоге будет работать автомобиль, является датчик массового расхода воздуха, он же расходомер воздуха или MAF-sensor (от Mass Air Flow), как его чаще называют автомобилисты.
Зачем нужен ДМРВ?
Для полного сгорания одной части топлива нужно примерно 14,7 частей воздуха, такая смесь называется стехиометрической, оптимальной по соотношению. Будет меньше воздуха, чем нужно – бензин не сгорит полностью, получим грязный выхлоп, не соответствующий современным экологическим нормам. Будет больше воздуха – на обедненной смеси двигатель не сможет развить полную мощность.
Расходомер предназначен для постоянного контроля количества поступающего в цилиндры воздуха и передачи этих данных системе регулировки впрыска топлива. То есть, чем больше воздуха идет в двигатель, тем больше топлива будет подано на форсунки.
Когда водитель нажимает на педаль газа, он регулирует именно подачу воздуха: открывается дроссельная заслонка (непосредственно или от сигнала ЭБУ). Поступает больше воздуха – реагирует ДМРВ, после чего подается больше топлива в камеры сгорания и увеличиваются обороты двигателя.
Нормально работающий расходомер воздуха позволяет не только максимально эффективно использовать топливо, но и максимально эффективно использовать катализатор и сажевый фильтр, а в общей перспективе – сократить расходы на топливо, уменьшить износ узлов автомобиля и продлить время комфортной эксплуатации. Электроника учитывает показатели не только ДМРВ, но и лямбда-зонда, что позволяет более точно контролировать подачу топлива.
Виды и принцип действия
Схема ДМРВ в корпусе
Эволюция расходомеров направлена на поиск методов более точного измерения, учета большего количества параметров, чтобы в итоге получить максимально стабильную работу двигателя.
Механические датчики (расходомеры с трубкой Пито) работали по принципу воздушного сопротивления: чем сильней поток воздуха, тем больше отклонялась внутренняя демпфирующая пластина. Эти системы были долговечными и надежными, но недостаточно точными. С появлением более современных топливных систем понадобились более прогрессивные методы измерения.
Следующее поколение – термоанемометрический датчик с платиновой нитью (Hot Wire MAF Sensor). Именно платиновой, так как этот металл дольше всего сопротивляется термической деградации. Принцип действия основан на поддержании постоянной температуры нагретой нити: чем больший поток воздуха проходит через нее, тем быстрей она остывает и тем больше энергии нужно на нагрев. Контроль температуры осуществляется терморезистором, а данные о затраченной на нагрев нити энергии передаются на ЭБУ как информация о количестве проходящего через нить воздуха.
Схема датчика MAF. 1. Кольцо. 2. Платиновая нить.
3. Термокопенсационное сопротивление. 4. Крепление кольца.
5. Корпус электронного модуля.
Для более точного измерения в современных датчиках учитывается еще и температура поступающего воздуха.
Самой частой причиной выхода из строя является загрязнение нити отложениями пыли и моторного масла. Поэтому в таких датчиках предусмотрена функция самоочистки: после каждой остановки двигателя платиновая нить на пару секунд разогревается до 1100 о С. Все органические отложения мгновенно сгорают или обугливаются.
Недостатком нитевых датчиков является ограниченный ресурс работы: платина, несмотря на свою стойкость, рано или поздно выгорает.
Более прогрессивной модификацией стал пленочный датчик (Hot Film Air Flow Sensor, HFM). Принцип работы тот же, что и у проволочного: масса входящего воздуха определяется по степени охлаждения нагревательного элемента. На керамическую основу (подложку) устанавливаются все необходимые элементы в виде тонкопленочных резисторов, в том числе и нагревательный элемент в виде платинового напыления. Сенсор устанавливается в воздушном канале, через который проходит только входящий поток воздуха (измерения получаются более точными за счет отсутствия обратных воздушных волн от работающих клапанов и поршней двигателя). В пленочных датчиках отсутствует проблема загрязнения: пыль и моторное масло не попадают на нагревающийся слой, а значит, нет необходимости в самоочистке. В пленочных сенсорах учитывается и плотность воздуха, которая также влияет на скорость охлаждения нагревательного элемента.
Схема датчика HFM. 1. Электрический разъем. 2. Внешний корпус.
3. Электронная схема. 4. Термоэлемент. 5. Корпус датчика. 6. Канал воздушного потока.
В самых новых моделях автомобилей конструкторы уже отказались от ДМРВ, заменив их датчиками абсолютного давления. Но расходомеры воздуха, основанные на нагревательном элементе, в настоящее время используются наиболее широко.
Место установки
Поскольку датчики чувствительны к загрязнениям, их устанавливают в воздуховоде после воздушного фильтра перед дроссельной заслонкой. Сам датчик расположен в корпусе – пластиковой трубке, закрытой с одной стороны сетчатым фильтром, предотвращающей завихрения воздушного потока. Продаваться датчики могут как вместе с корпусом, так и отдельно, если конструкция датчика предусматривает замену центрального элемента.
Разъем на датчике подключается в бортовую сеть: к источнику напряжения и ЭБУ.
Поломки расходомеров
Чаще всего датчики расхода воздуха выходят из строя просто от износа: платиновая нить (и платиновое напыление не кремниевой пластине) постепенно истончается от нагрева. У проволочного ДМРВ ресурс составляет примерно 150 тыс. км, но эта цифра может стать и больше, и меньше, в зависимости от состояния других узлов автомобиля.
Поврежденное напыление дорожек на расходомере
Причиной досрочной поломки датчика чаще всего является грязь на нагревательном элементе: пыль и моторное масло искажают показания и вызывают перегрев.
Сломанный датчик не ремонтируется, его меняют на новый. Учитывая, что это не самая дешевая деталь, будет нелишним позаботиться о максимальном продлении срока эксплуатации. На работу расходомера воздуха влияют:
- Состояние воздушного фильтра. Если фильтры регулярно менять и использовать только качественные, можно не беспокоиться о попадании пыли в воздуховод. Если же фильтр вышел из строя или не соответствует техническим требованиям, поломка расходомера покажется ерундой по сравнению со стоимостью ремонта двигателя.
- Состояние двигателя. Из работающего мотора в воздуховод могут попадать пары масла. Масляные отложения, загрязняющие платиновый элемент, ускоряют его износ. На концентрацию моторного масла в картерных газах влияет состояние поршневых колец и сальников клапанов.
- Состояние проводки. Одна из возможных причин поломки датчика – нарушение электрических контактов. Эту причину иногда можно устранить, если повреждение не серьезное.
Когда расходомер выходит из строя, нарушается баланс между поступающим в двигатель бензином и воздухом. Соответственно, проблемы будут отражаться на работе двигателя:
- Повышается расход топлива,
- Нарушаются показатели разгона, возникают провалы при наборе скорости,
- Нетипичная работа двигателя на холостом ходу (слишком высокие или слишком низкие обороты),
- Горит Check Engine,
- Двигатель плохо заводится или не заводится вообще.
Причиной перечисленных проблем не обязательно будет поломка ДМРВ: более точно можно определить только после диагностики. Самостоятельно можно разве что осмотреть место подключения датчика (иногда сбой в работе двигателя появляется из-за повреждения воздуховода) и, если есть подходящие инструменты, то снять сам датчик и заменить его заведомо рабочим. Если после замены проблемы с двигателем остались – дело не в расходомере, а в другой неисправности.
Сильно загрязненный датчик можно попытаться «реанимировать» — очистить нагревательный элемент, чтобы он смог проработать еще немного, до покупки нового. Используют для этой цели специальные очистители (карбоклинер или очиститель для ДМРВ), что позволяет ненадолго продлить «жизнь» детали. Однако нужно помнить, что элементы датчика повреждаются от малейшего воздействия, так что протирать чувствительный элемент (даже слегка!) нельзя.
Неисправный расходомер воздуха влияет не только на режим работы двигателя, но и на ресурс выхлопной системы: сажевый фильтр и катализатор весьма чувствительны к чистоте выхлопа, которая невозможна без оптимального соотношения воздуха и топлива. В современных автомобилях все компоненты взаимозависимы, и поломка даже такого маленького датчика может вызвать «цепную реакцию» неисправностей. А значит, поломки лучше устранять сразу, чтобы и дальше ездить без проблем.
О том, как выбрать новый ДМРВ, читайте наш «Гид покупателя».
Как работает датчик расхода воздуха? (трехмерная анимация)
Как работает датчик массового расхода воздуха? Какие есть исполнения датчиков массового расхода воздуха? Для чего нужны датчики массового расхода воздуха (ДМРВ)? Как устроены ДМРВ? Какую функцию выполняют датчики массового расхода воздуха с пленочным нагревательным элементом в автомобиле? Ответы содержатся в этой статье.
Датчик массового расхода воздуха (или ДМРВ) установлен между корпусом воздушного фильтра и впускным коллектором. Он предназначен для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель, и передачи сигнала в блок управления двигателем. Полученные значения используются для вычисления количества впрыскиваемого топлива, а в дизельных двигателях — также для регулирования работы системы рециркуляции выхлопных газов.
Таким образом, датчик массового расхода воздуха является важным компонентом систем подачи воздуха и снижения содержания вредных веществ. Датчик массового расхода воздуха в сборе состоит из воздушного патрубка, внутри которого входящий воздух непосредственно обтекает чувствительный элемент датчика. В зависимости от назначения и модели автомобиля, предлагаются датчики массового расхода воздуха в сборе, встроенные в пластмассовый патрубок, а также датчики в виде отдельного съемного компонента. Датчики в обоих исполнениях обозначаются как датчики массового расхода воздуха.
Неисправности датчика расхода воздуха
Работа двигателя с неработающим/неисправным расходомером вызывает детонацию топливной смеси в камере сгорания. Это влияет на работу КШМ (кривошипно-шатунный механизм) и разрушает поверхность поршня, что может стать причиной «клина» двигателя.
Какие показания должен выдавать исправный ДМРВ?
Напряжение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) расходомера при нерабочем двигателе должно составлять 0,996 V. Показатели 1,016 и 1,025 V приемлемы, но если они достигают более 1,035 вольт, значит, чувствительный элемент ДМРВ засорен.
Чтобы точно определить степень отклонения значений рабочего расходомера от нормальных показателей, необходимо оценить работу двигателя на разных оборотах.
ДМРВ находится в воздуховоде около воздушного фильтра. Он предназначен для определения количества поступающего воздуха. В зависимости от его показаний БУ будет показывать, сколько нужно топлива для образования качественной топливной смеси. Нормальным считается соотношение 1:14. Поэтому от правильности показаний расходомера зависит качество топливно-воздушной смеси. Качественная работа ДМРВ зависит во многом от чистоты воздушного фильтра. Поэтому, если появились симптомы неисправности ДМРВ, прежде чем делать ремонт, следует проверить в первую очередь воздушный фильтр. Расходомер обычно не подлежит ремонту. Если он неисправен, то его меняют на новый прибор. Но его стоимость достаточно высока, поэтому следует сначала убедиться, что причины неполадок именно в датчике, не в других неисправностях машины.
Признаки неисправности ДМРВ
• на панели приборов появляется надпись Check Engine;
• высвечивается ошибка, сообщающая о низком уровне сигнала ДМРВ;
• двигатель плохо заводится «на холодную», очень медленно разгоняется, глохнет, падает его мощность;
• высокий уровень расхода топлива;
• мотор нестабильно работает на холостом ходу;
• двигатель глохнет при переключении скоростей;
• обороты либо повышенные, либо пониженные.
Симптомы «умирающего» ДМРВ
Например, он может иметь трещины в гофрированном шланге, который соединяет дроссельную заслонку с датчиком. Если двигатель глохнет, возможны проблемы с электропитанием или повреждена проводка. Это сигнал для проверки электропроводки. При обнаружении неисправностей нужно выполнить ремонт электрики машины.
Кроме вышеперечисленных возможных признаков выхода из строя ДМРВ, следует провести диагностику уровня сигнала датчика.
Низкий уровень сигнала ДМРВ означает следующее
• ДМРВ не подключен;
• обрыв в цепи подключения датчика;
• оборвалась масса в цепи, появилось окисление;
• оборвались сигнальные провода или неправильно подключены;
• неисправность БУ двигателем.
Не стоит делать выводы о неисправности датчика массового расхода воздуха, полагаясь только на перечисленные выше признаки. Следует провести полную диагностику двигателя и машины, так как признаки поломки расходомера, могут появиться при неисправности других устройств (например, из-за забитого воздушного фильтра).