Как работает датчик массового расхода воздуха в автомобиле

Как работает датчик массового расхода воздуха в автомобиле

Для обеспечения идеального процесса сгорания топлива и соответствия указанным экологическим стандартам, массовый расход воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, должен определяться как можно точнее в зависимости от режима его работы. Этот процесс можно контролировать с помощью полного набора датчиков: датчика давления воздуха, датчика температуры, но наиболее популярным из них является датчик массового расхода воздуха — ДМРВ или MAF (англ). Датчик массового расхода воздуха регистрирует количество воздуха, поступающего из атмосферы во впускной коллектор двигателя, и передает эти данные в ЭБУ для последующего расчета подачи топлива.

1. Типы ДМРВ и принцип его работы
2. Устройство проволочного расходомера
3. Принцип работы пленочного расходомера
4. Основные неисправности датчика массового расхода воздуха

Что такое ДМРВ, почему он важен и как диагностировать его неисправность

За прошедшие три десятилетия моторы с распределённым и непосредственным впрыском топлива окончательно вытеснили все прочие типы конструкций. Казалось бы, срок немалый, но инженеры так и не смогли побороть “детские болезни” важных электронных компонентов, среди которых — датчик массового расхода воздуха (ДРМВ), отвечающий за состав топливовоздушной смеси. Давайте вспомним, как устроен ДМРВ, почему он так важен и как диагностировать его неисправность.

Что такое ДМРВ

В современных моторах применяются два вида системы питания: при распределённом впрыске форсунка подаёт топливо во впускной патрубок, при непосредственном — в камеру сгорания. Для обеих систем важна корректная работа датчика массового расхода воздуха, который когда-то был механическим (флюгерного типа), а сейчас лишен подвижных механических частей и выполнен термоанемометрическим (от «анемо» — ветер).

Заводской ДМРВ немецкого производства для двигателя ВАЗ

Датчик массового расхода воздуха может стоять не только на бензиновом, но и на дизельном моторе, где на него «завязана» работа клапана EGR (система рециркуляции выхлопных газов)

Как говорили шоферы старой школы, ДВС не работает в двух случаях: нечему гореть или нечем поджечь. ДМРВ как раз и сообщает электронному блоку управления о количестве поступающего воздуха, кислород которого и становится “топливом” для рабочей смеси. Получив такой сигнал, ЭБУ может обеспечить максимально полное сгорание. Устройство, расположенное во впускном тракте, состоит из двух резисторов, которые конструктивно могут быть выполнены в различных вариантах. В первом случае резистор подвергают воздействию проходящего воздуха: при изменении интенсивности потока он охлаждается, его внутреннее сопротивление меняется. Во втором случае он не обдувается — по разности показаний с двух резисторов и вычисляют объём воздуха, который нужно подать в цилиндры.

На вторичный рынок датчик поставляется с защитными крышками-заглушками, чтобы исключить его загрязнение при транспортировке

Так выглядит датчик на обычном вазовском двигателе. Демонтировать его из корпуса без спецключа не получится

Снятый датчик в «голом виде». Хорошо виден чувствительный элемент

Исходя из данных по массе и температуре поступившего воздуха, ЭБУ определяет его плотность, а также просчитывает длительность открытия форсунок и количество топлива, которое подаётся в камеру сгорания. В общем, ДМРВ важен и для достижения максимальной мощности мотора, и для более полного сгорания (экологичности), и для экономичной езды. Выход из строя этого датчика, как и большинства остальных, приводит к срабатыванию сигнализатора Check Engine.

Check Engine может загореться по любому поводу. Если нет бортового компьютера с функцией диагностики, придется ехать на СТО, где есть сканер

Однако далеко не всегда владелец связывает сработавший “чек” с ДМРВ — особенно если двигатель работает без особых перебоев, а динамические характеристики автомобиля ничуть не ухудшились. Поэтому важно не оставлять загоревшийся индикатор неисправности двигателя без внимания, а считать ошибки диагностическим компьютером.

ДМРВ или ДАД?

Датчик абсолютного давления (ДАД) совместно с датчиком температуры (ДТВ) также контролирует, какое количество воздуха поступает во впускной коллектор. На основании этих показаний контроллер формирует команду-импульс на форсунки. Важное отличие ДАД от ДМРВ — отсутствие воздуха в корпусе, поскольку этот датчик работает на основе измерения показаний разницы давлений на входе и давления в вакуумной камере. Конструктивной особенностью ДАД является высокочувствительная диафрагма, которая растягивается под воздействием давления во впускном коллекторе. Этот процесс влияет на сопротивление тензорезисторов, вследствие чего изменяется напряжение.

Датчик абсолютного давления (на фото) и ДМРВ работают по разным принципам ​

ДАД намного дешевле датчика массового расхода воздуха, однако алгоритм его работы менее совершенен. Да и вообще далеко не все блоки управления могут корректно работать с ДАД. Более того, при переходе на датчик абсолютного давления мотор может реагировать на открытие дросселя с гораздо большей задержкой, чем с родным ДМРВ. И, конечно же, просто заменить ДМРВ на ДАД без серьезных доработок не получится в силу разности их конструкции и даже расположения.

Есть двигатели, где выбормежду ДАД и ДМРВ не стоит, потому что на моторе присутствуют оба эти датчика сразу!

Обычно мысли об установке ДАД вместо штатного датчика массового расхода воздуха появляются при отказе последнего, а также во время тюнинга мотора — особенно если происходит перевод атмосферника на турбонаддув. Однако некоторые владельцы сознательно отказываются от ДМРВ из-за его высокой стоимости и не самого большого ресурса. Ведь при неудачном стечении обстоятельств датчик может выйти из строя уже через 60-70 тысяч километров пробега, а к цифре 120-130 тысяч на одометре многих бюджетных автомобилей он практически гарантированно “умирает”.

Но те, кто не заморачивается доработками двигателя, обычно ездят со штатным датчиком массового расхода воздуха, а не заменяют его связкой ДАД+ДТВ (датчик температуры воздуха). Тем более, что далеко не все блоки управления двигателем работают с датчиком абсолютного давления лучше, чем с родным ДМРВ. Какой из датчиков более совершенен по конструкции, однозначно ответить сложно – тем более, если речь идёт о попытке замены одного (и часто уже неисправного) расходомера другим. Ведь история знает множество примеров, когда счастливые владельцы наматывали по несколько сотен тысяч километров как на двигателе с родным расходомером, так и на моторе с датчиком абсолютного давления, особенно если последний штатно ставили на заводе.

Можно ли обойтись без него?

Отказ ДМРВ приводит к срабатыванию “чека”, но двигатель при этом будет работать и дальше. Правда, в зависимости от новизны прошивки ЭБУ, “аварийная” программа, не увидев сигнала, может поднять обороты холостого хода примерно до 1 500 об/мин. На относительно новых версиях программного обеспечения неисправность датчика приводит лишь к повышению расхода топлива или падению динамики. В любом случае, ошибка датчика массового расхода воздуха является важной причиной для того, чтобы проверить его, хотя бы измерив напряжение.

При некорректной работе ДМРВ электроника может начать переобогащать рабочую смесь

Игнорировать неисправность не стоит, поскольку даже на относительно простых автомобилях (переднеприводная линейка Lada первых поколений) отказ ДМРВ грозит заметным перерасходом бензина либо ослаблением выходных характеристик мотора. Именно поэтому ответ на популярный вопрос «Можно ли вообще обойтись без ДМРВ, если он заложен в конструкцию машины?» однозначен и звучит так: нет, нельзя.

Как диагностировать неисправность?

Кроме косвенных признаков, о которых мы упоминали выше, существует вполне объективный параметр, указывающий на состояние датчика и его ресурс — это рабочее напряжение при включенном зажигании. Изучимего на примере «вазовского» датчика как одного из самых распространённых.

Схема подключения ДМРВ на двигателе ВАЗ

Подключив мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения и включив зажигание, можно снять показания по выходному напряжению ДМРВ. Для новой или “эталонной” детали он составляет 0,996 В.

Такое напряжение указывает на то, что датчик работает как новый

Один из вариантов измерения напряжения – прямо через разъем подключения датчика

Дальше параметры оцениваются так:

1,010-1,019 В — хорошее состояние, о замене пока не нужно думать
1,020-1,029 В – датчик работоспособен, это примерно половина остаточного ресурса
1,030-1,039 В — еще исправен, но ресурс подходит к концу
1,040-1,049 В – ДМРВ на грани выхода из строя, скоро потребует замены
1,050 В и выше — расходомер требует немедленной замены

При параметре 1,016 В (первое фото) датчик в хорошем состоянии, а вот 1,035 В – уже повод задуматься о покупке нового​

Такой параметр датчик выдает на грани исправности, но нужно точно убедиться в том, что данные соответствуют действительности, а не связаны с погрешностью мультиметра

Нужно учитывать, что многие тестеры завышают показания, поэтому существует риск «приговорить» вполне исправный датчик. К тому же его параметры во многом зависят от чистоты «масс» в цепи.

Плохой обжим проводов или сгнившая «коса» могут повлиять на корректность работы как ДРМВ, так и ДАД, что особенно характерно для моторов старых автомобилей​

Лучше всего до покупки не самого дешевого датчика установить сначала заведомо исправный «бэушный», одолжив его для проверки на время у коллеги по работе, соседа по стоянке, знакомого по форуму с такой же машиной и т.д. Также стоит больше верить показаниям диагностического сканера, подключенного к разъему OBD-2, чем дешевому мультиметру.

Промывать или нет?

Многие механики с многолетним стажем и рядовые владельцы автомобилей уверены в том, что «уставший» ДМРВ можно оживить элементарной промывкой – то есть вынуть его из корпуса и хорошенько «пролить» каким-нибудь «карбклинером» или спиртом примерно так же, как 20-30 лет назад это делали с жиклёрами карбюратора. В действительности же существуют специализированные составы для очистки датчиков, которые не имеют ничего общего с растворителями отложений, использующимися для промывки карбюраторов. Поэтому и цена у таких «узкозаточенных» очистителей ДМРВ совсем другая — и, как нетрудно предположить, более высокая. К тому же производители подобных жидкостей прямо указывают, что они не сделают чудес и не превратят “полудохлый” датчик в совершенно новый, а предназначены для профилактической промывки исправных ДМРВ — снять загрязнения, связанные с пылью и масляным туманом, попавшим во впускной тракт из системы вентиляции картера.

Обратите внимание: для промывки используется специализированный состав именно для чистки ДМРВ, а не универсальный очиститель карбюратора или топливной системы

Практический опыт применения подобных “чудо-средств” показывает, что они действительно могут немного снизить показания еще исправного датчика, а вот вышедшему за 1,05 В подобные манипуляции уже будут что мёртвому припарки.

Главное – не повредить снятый датчик, который боится даже пыли, не говоря уже о механическом воздействии ​

Многие водители по неопытности сами губят ещё живые датчики при промывке. Чувствительные элементы нельзя трогать руками или протирать ветошью, да и сильный напор жидкости кроме вреда ничего не принесёт. Поэтому к чистке ДМРВ в гаражных условиях нужно относиться с большой осторожностью и помнить:если датчик уже «умер», то это неопасно иему уже не поможет, но, даже если он еще вполне исправен, эта процедура может и не принести заметного результата.

спасибо что окликнулись. Я принципе не тороплюсь. На высоких оботорах все OK. Ошибка касается именно холостого хода. Я пока не подловил факт того, появляется ли она на холодную или на горячую. В интернете есть несколько историй-подтверждений, что от ошибки 17545, появляющейся спорадически раз в две недели избавлялись заменой ДМРВ, поэтому я сомтрю именно в эту сторону.

Добавлено спустя 5 минут 5 секунд:

Add означает Addtitive, т.е. мозги выловили ее при полностью закрытом дросселе. При открытом дросселе возникает ошибка с другим кодом Mult (Multiplicative).

Phaeton Регистрация 13.12.2005 Адрес Россия, Санкт-Петербург Сообщений 3,962

Расход жидкостей в автомобилях

Поскольку расход топлива уже доступен в виде вычисляемой измеряемой переменной в электронно управляемых измерительных системах, в основном используемых сегодня в двигателях внутреннего сгорания, нет нужды измерять его для управления процес­сом сгорания.

Расход воздуха во впускном трубопроводе двигателя и в тракте наддува

Соотношение масс воздуха и топлива явля­ется важнейшим фактором в химическом процессе сгорания, поэтому фактически про­изводится измерение массы расходуемого воздуха, хотя может применяться процедура, использующая определение объема и дина­мического давления. Максимальный изме­ряемый массовый расход воздуха находится в диапазоне 400-1200 кг/ч, в зависимости от мощности двигателя. По усредненной оценке работы на холостом ходу современных дви­гателей отношение между минимальным и максимальным расходом составляет от 1:90 до 1:100. Из-за строгих требований к составу выхлопа и расходу необходимо обеспечивать уровень точности 1-2 % от измеренного зна­чения. Применительно к диапазону измере­ния это может означать точность измерения 10 -4 , необычайно высокую для автомобилей.

Воздух же всасывается двигателем не по­стоянно, а в момент открывания впускных клапанов (рис. «Пульсация всасываемого воздуха в 4-цилиндровом бензиновом двигателе» ). По этой причине расход воздуха, особенно при широко открытой дроссельной заслонке, сильно колеблется в точке измере­ния, которая всегда расположена во впускном трубопроводе между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. Из-за резонансов впускного трубопровода пульсация в нем (прежде всего в 4-цилиндровых двигателях, где индукционные или нагнетальные фазы не перекрываются) настолько сильна, что даже возникают кратковременные обратные по­токи. Их необходимо обнаруживать точным расходомером.

Виды ДМРВ

Работа первых расходомеров основывалась на принципе смены сопротивляемости резистора. Находящаяся в корпусе прибора пластина изгибалась под воздушным потоком. Все просто: чем больше воздуха, тем сильнее гнется пластина. Сопротивление резистора меняется, ЭБУ получает информацию об объеме воздушной массы.

В популярных расходомерах используют 2 нити из платины — рабочий провод и контрольный провод. Они нагреваются до одинаковой температуры. Во время работы двигателя происходит обдувание рабочего провода воздухом. Чтобы температура нагрева была идентичной температуре контрольного провода, автоматическая система увеличивает на ней напряжение. Объем воздушной массы определяется разностью тока, проходящего через рабочий провод.

В современных расходомерах применяют также кремневые пластины, на которые платина нанесена способом напыления. Эта пластина и есть измеритель.

Как можно обойти регулятор?

Схема обманки ДМРВ

Если вы не хотите сталкиваться с проблемой неработоспособности расходомера, то есть один вариант, как блок управления можно обмануть. Для этого ставится диод вместо ДМРВ. Для того, чтобы обманка работала нормально, двигатель в любом случае должен быть в рабочем состоянии. Если силовой агрегат будет работать некорректно или в его работе будут неисправности, то обманка просто не даст эффекта.

Для того, чтобы обмануть «мозги», вам потребуется диод, который будет иметь просадку на 0.3 вольта, его без проблем можно приобрести в любом магазине электроники. Диодный элемент будет использоваться для подачи с опорных 5 В на сигнальный 4.7 В. Это позволит блоку управления «думать», что ДМРВ видит довольно большой объем воздушного потока. Для примера рассмотрим двигатели автомобилей Фольсваген.

Если на этом авто используется регулятор от производителя Bosch, то диодный элемент ставится с контакта 4 в контакт 5. Если используется расходомер от Pierburg, то диод устанавливается с контакта 1 в контакт 6. Монтаж диодного элемента осуществляется с учетом направленности потока, поскольку он позволяет пропускать только в одну сторону.

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.

Назначение ДМРВ и его роль в работе мотора

Датчик МРВ контролирует объем воздуха, который проходит во впускной коллектор. На основании этих данных поддерживается необходимый состав смеси. ДМРВ монтируется в районе фильтра на входе тракта для моторов бензинового типа. На дизельных моторах с блоком EGR данные с ДМРВ являются основой для расчета объема воздуха и объема отработанных газов. Датчик МРВ позволяет осуществлять управление EGR, снижая расход горючего и загрязненных выхлопов.

Дизельные авто с турбированными двигателями, оснащенные ДМРВ, характеризуются меньшим дымлением. С помощью полученных данных корректируется заполнение цилиндров, предупреждается перенасыщение смеси.

Чем ДМРВ лучше или хуже ДАД?

Очень часто при отказе расходомера или тюнинге двигателя – например, переводе атмосферного агрегата на турбонаддув – происходит замена ДМРВ на ДАД (датчик абсолютного давления). Во-первых, привлекает дешевизна такой альтернативы, во-вторых, отталкивает отнюдь не заоблачный рабочий ресурс штатного прибора. Из строя он способен выйти даже через 50-60 тыс. км пробега, а когда цифра на одометре пересекает черту в 100 тыс. км, у львиной доли бюджетных иномарок установленный на заводе прибор гарантированно выходит из рабочего состояния.

И все же, разбираясь в вопросе, что такое ДМВР и чем он отличается от датчика абсолютного давления, сразу отметим задержку реагирования мотора на открытие дросселя, которая наблюдается при использовании ДАД. Объясняется этот факт менее совершенным алгоритмом работы, а также тем, что с последним способны эффективно работать далеко не все ЭБУ автомобиля. Вдобавок просто так, без кардинальных доработок, заменить датчик расхода воздуха на датчик давления не получится из-за разных мест их расположения, не говоря уж о конструкционных различиях.

Одним словом, те автовладельцы, которые предпочитают особо не мудрить с доработкой силового агрегата и взамен «умершего» ДМРВ ставят новый, а не заморачиваются с увязкой ДАД с датчиком температуры воздуха – а без этого обойтись никак нельзя – ничего не проигрывают. А какой прибор конструкционно лучше, категорически утверждать нельзя. Ведь есть немало счастливых случаев, когда автомобиль с «родным» расходомером наматывал не одну сотню тысяч километров, и то же самое можно утверждать в отношении датчика абсолютного давления. Тем более, если последний входит в штатную комплектацию автомобиля и, соответственно, ставится на заводе с полным соблюдением технологии.