8 самых важных датчиков в автомобиле
Last Updated on 05.07.2021 by Дмитрий
Машины, которые состоят только из механических комплектующих, давно ушли в прошлое. Они обладали собственным очарованием, но были недостаточно безопасными и комфортными. Только благодаря электронике удалось обеспечить водителю и безопасность, и комфорт. Сегодня электроника пронизывает весь автомобиль, и сложно найти такое место в машине, где нет электрических компонентов. Для водителя такое положение дел давно стало привычным.
Современный автомобиль имеет сложную конструкцию и состоит из множества узлов. За работой некоторых из этих узлов следят датчики. Каждый такой прибор — устройство, которое отображает конкретный параметр: температуру в салоне, частоту вращения коленвала, давление масла. Некоторые приборы очень важны. Чтобы реагировать на первые признаки неисправностей, стоит заранее разобраться, что это за датчики в машине и за что они отвечают.
Датчик уровня топлива
Датчики в машине на приборной панели отражают самую важную информацию. Именно тут находится и датчик уровня топлива, который указывает, сколько горючего осталось в бензобаке. Устройство этого прибора достаточно сложное, ведь на панели располагается только его указатель. Сам аппарат встроен в корпус бензонасоса. Если прибор выходит из строя, водитель не может точно определить, сколько топлива в баке. Это создает определенные трудности в дороге.
Датчики ABS
Антиблокировочная система авто обеспечивает водителю безопасность на дороге. В ее состав входят датчики ABS, которые также называют датчиками колес. Они находятся на колесах, сигнал от датчиков подается на контрольную лампочку. Когда водитель заводит авто, лампочка гаснет. Устройства ABS следят за скоростью вращения колес и регулируют давление в тормозной системе, воздействуя на магнитные клапаны гидравлического модуля.
Датчик угла поворота распредвала
Чтобы вовремя заметить неисправность в авто, стоит также проверять датчики в машине под капотом. Один из таких сенсоров — датчик угла поворота распредвала. Он измеряет частоту вращения распределительного вала и передает данные в блок управления. На основе этих данных выстраивается положение цилиндров. Если двигатель троит, стоит проверить сопротивление клемм сенсора.
Датчик детонации
Иногда проверка датчиков автомобиля требует диагностики. Это касается датчика детонации, который измеряет угол опережения зажигания. Он находится на блоке цилиндров и обычно работает в холостом режиме. Работоспособность сенсора можно поставить под сомнение, если он изменил свое положение и заработал в другом режиме. В этом случае стоит обратиться в сервис.
Датчик давления масла
Сам датчик находится на блоке цилиндров, на панель управления выводится лампочка от сенсора. Если она загорается, это свидетельствует о неисправности модуля. Этот датчик является важным компонентом смазочной системы двигателя авто. Сенсор оповещает о работе масляной системы и помогает избежать серьезного ремонта.
Датчик дроссельной заслонки
Некоторые датчики в машине и их назначение хорошо известны только опытным автомобилистам и мастерам. Датчик дроссельной заслонки входит в этот список. Его функция — регулировать частоту вращения коленчатого вала с учетом температуры охлаждающей жидкости. Важность сенсора определяется в решающий момент, когда он выходит из строя. Выход из строя сопровождается повышенным расходом топлива и другими проблемами.
Лямбда-зонд в авто
Некоторые датчики в машине и их предназначение остаются в тени, пока водитель не сталкивается со сбоями в системе. Лямбда-зонд известен как кислородный датчик, он нужен для того, чтобы замерять уровень кислорода, который остался в выпускном коллекторе после сгорания топливной смеси. Эта система есть во всех современных автомобилях.
Функция зонда не ограничивается только составлением оптимальной топливно-воздушной смеси. Благодаря сенсору удается снизить содержание вредных веществ в выхлопе. Это важно для экологии и человека. Неисправный зонд стоит немедленно восстановить.
На неисправность сенсора может указывать повышенный расход топлива. Измеритель регулирует количество топливной смеси, поэтому его сбои приводят к повышению расхода. Исправить ситуацию можно в сервисном центре, где проведут диагностику и выявят причину неисправности.
Датчик коленчатого вала
Элемент работает по принципу Холла, он регулирует частоту вращения коленвала. Сенсор находится в нижней части блока цилиндров. Тестирование работы датчика выполняется профессионалами на специальном стенде.
Датчик синхронизирует работу форсунок двигателя и системы зажигания. Если он полностью неисправен, то машина может не завестись вообще. При незначительных неисправностях отмечается нестабильная работа мотора. Если есть подозрение на выход датчика из строя, стоит обратиться в сервисный центр. Водитель рискует, когда оттягивает посещение мастерской.
Сенсор температуры охлаждающей жидкости
Датчик располагается на головке блока цилиндров, когда он неисправен, на приборной панели загорается лампочка. Неисправность указывает на перегрев охлаждающей жидкости. От исправной работы сенсора зависит многое: запуск автомобиля, расход топлива, образование смеси. Прибор запускает процесс принудительного охлаждения двигателя в автомобиле.
Элемент имеет небольшие размеры и непосредственно контактирует с охлаждающей жидкостью. Все данные от сенсора поступают в электронный блок управления двигателем. Это важная информация, которая учитывается при подготовке смеси, регулировании угла зажигания и других процессах. Информация также отображается на приборной панели водителя. Это позволяет вовремя заметить перегрев двигателя и другие проблемы.
Другие важные сенсоры
В автомобиле есть и другие датчики, которые крайне важны. К таковым относится датчик наружной температуры и сенсор температуры входящего воздуха. Устройства работают по одному принципу, они даже имеют конструктивные сходства. Сенсор температуры входящего воздуха устанавливается во впускном тракте.
Со временем в автомобилях появляются новые сенсоры, которые облегчают жизнь автовладельца и сообщают о важных неисправностях в машине. Однако самыми важными остаются приборы, которые влияют на ключевые функции автомобиля. Без этих сенсоров сегодня невозможно представить себе современный автомобиль.
Назначение и принцип работы датчиков на автомобилях.(не моё)
🔎 ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА (ДМРВ).
Датчик массового расхода воздуха предназначен для преобразования расхода воздуха, поступающего в двигатель, в напряжение постоянного тока. Информация датчика позволяет определить режим работы двигателя и рассчитать цикловое наполнение цилиндров воздухом на установившихся режимах работы двигателя, длительность которых превышает 0,1 секунды. Чувствительный элемент датчика построен на принципе терморезистивного анемометра и выполнен в виде платиновой нагреваемой нити. Нить нагревается электрическим током, а с помощью термодатчика и схемы управления датчика ее температура измеряется и поддерживается постоянной. Если через датчик поток воздуха увеличивается, то платиновая нить начинает охлаждаться, схема управления датчика увеличивает ток нагрева нити, пока температура ее не восстанавливается до первоначального уровня, таким образом величина тока нагрева нити пропорциональна расходу воздуха.
Вторичный преобразователь датчика преобразует ток нагрева нити в выходное напряжение постоянного тока.
С течением времени нить загрязняется, что приводит к смещению градуировочной характеристики датчика. Для очистки нити от грязи после выключения двигателя (при выполнении определенных условий) нить прожигается до 900—1000°C импульсом тока в течении 1 секунды. Формирует импульс управления прожигом блок управления.
Для промывки никак нельзя использовать кетоны и эфиры. По трём причинам:
1. Растворяют компаунд.
2. При высыхании очень сильно охлаждают кристалл. Он может «лопнуть\треснуть».
3. Растворяют «маску» на кристалле(это отн. не страшно, но в центре кристалла есть полимерная плёнка в окошке, похоже из полиэтилентерефталата, на которой тоже маска и металл. напыление) Плёнке пофиг, но если маска смоется, плёнка деформируется и оторвётся.
— лазить туда спичками\зубочисками и прочими тампаксами
— промывать всякими разъедателями типа Виннса и Карбоклина.
— Большинство растворителей остаКарбовые очистители «Абро» и «Hi-Gear».
— ВЭЛВовские аэрозоли содержат ацетон (про кетоны я уже сказал) и этиловый эфир, их не использовать.
В общем, что остаётся?
WD-40. Там соляра и тяжёлые жирные кислоты. Моют хорошо, но надолго оставляют плёнку. Её надо смывать. Смывать нужно спиртами (этил / метил / изопропил) в смеси с дистиллированной водой(20% воды), или этил / бутил / пропил — ацетатами(Ч.Д.А.). Они с водой нормально смешиваются (но хозтоварные грязные, и оставляют налёт). Думаю, что лучше кристалл поливать из шприца с тонкой иголкой. А сушить «родным» вентилятором, включив его с компа. Ну, по крайней мере, искусственной смертью он не умрёт, а от естественной никто не застрахован.:о) Хорошие результаты по промывке ДМРВ дает обычная промывка изопропиловым спиртом с предварительно разогретым, с помощью технического фена, до 60-70 градусов ДМРВ и промывочной жидкости.
✒ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ (ДПДЗ)
Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном блоке на одной оси с приводом дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки считывает показания с положения педали «газа». Основной враг датчика положения дроссельной заслонки — мойщики двигателей. Срок службы датчика положения дроссельной заслонки совершенно непредсказуем. Нарушения в работе датчика положения дроссельной заслонки проявляются в повышенных оборотах на холостом ходу, в рывках и провалах при малых нагрузках.
Корпус по край залит специальным компаундом, по ощущению напоминающий хрупкую крошащуюся искусственную резину. Этот компаунд (на форуме его называют «смолой») не только защищает пьезоэлемент от воздействия окружающей среды, но еще и создаёт специфическую АЧХ (амплитудно-частотную характеристику) сигнала, так как спектр ДД должен лежать в области 1400-6000Гц с центральной частотой в районе 2700Гц (примерная частота детонации).
Если появляются детонационные процессы, то блок EFI автоматически изменяет угол опережения зажигания (УОЗ) до тех пор, пока детонационные процессы не сведутся к минимуму или вообще не ликвидируются. Таким образом, ДД является неотъемлемой частью цепей коррекции формирования и наиболее эффективного сжигания топливной смеси. Выход из строя ДД сопровождается появлением ошибки самодиагностики, детационными процессами в ДВС (при этом характерным так называемым «звоном пальцев»), худшей тягой, повышенным расходом топлива.
✒ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ МАСЛА
Давление масла в системе контролируется специальным датчиком, установленным в масляной магистрали. Электрический сигнал от датчика поступает к контрольной лампе на приборной панели. На автомобилях также может устанавливаться указатель давления масла.
Датчик давления масла может быть включен в систему управления двигателем, которая при опасном снижении давления масла отключает двигатель.
На современных двигателях устанавливается датчик контроля уровня масла и соответствующая ему сигнальная лампа на панели приборов. Наряду с этим, может устанавливаться датчик температуры масла.
✒ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ (ДОЖ)
Датчик кислорода(лямбда зонд) установлен на приемной трубе глушителя. Серьезный, но весьма надежный электрохимический прибор. Задача датчика кислорода- определение наличия остатков кислорода в отработавших газах. Есть кислород — бедная топливная смесь, нет кислорода — богатая. Показания датчика кислорода используются для корректировки подачи топлива. Категорически запрещается использование этилированного бензина. Выход из строя датчика кислорода приводит к увеличению расхода топлива и вредных выбросов.
✒ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА (ДПКВ)
Датчик положения коленвала предназначен для формирования электрического сигнала при изменении углового положения специального зубчатого диска, установленного на коленвале двигателя. Датчик положения коленвала установлен около шкива коленвала и считывает сигналы по рискам. Это основной датчик, по показаниям которого определяется цилиндр, время подачи топлива и искры. Конструктивно датчик положения коленвала представляет собой кусок магнита с катушкой тонкого провода. Очень вынослив. Датчик положения коленвала работает в паре с зубчатым шкивом коленчатого вала. Отказ датчика — остановка двигателя. В лучшем случае ограничение оборотов двигателя в районе 3500 — 5000 об/ми.
✒ ДАТЧИК ФАЗ (распредвала ДКВ)
Устанавливается только на 16 — ти клапанном двигателе. Информация используется для организации впрыска топлива в конкретный цилиндр. Отказ датчика переводит топливоподачу в попарно-параллельный режим, что приводит к резкому обогащению топливной смеси.
Датчик фаз устанавливается на двигателе в верхней части головки блока цилиндров за шкивом впускного распредвала. На шкиве впускного распредвала расположен задающий диск с прорезью. Прохождение прорези через зону действия датчика фаз соответствует открытию впускного клапана первого цилиндра.
✒ РЕГУЛЯТОР ХОЛОСТОГО ХОДА (РХХ) (распредвала ДКВ)
является устройством, которое необходимо в системе для стабилизации оборотов холостого хода двигателя. РХХ представляет из себя шаговый электро-двигатель с подпружиненной конусной иглой. Во время работы двигателя на холостом ходу, за счет изменения проходного сечения дополнительного канала подачи воздуха в обход закрытой заслонки дросселя, в двигатель поступает, необходимое для его стабильной работы, количество воздуха. Этот воздух учитывается датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) и, в соответствии с его количеством, контроллер осуществляет подачу топлива в двигатель через топливные форсунки. По датчику положения коленчатого вала (ДПКВ) контроллер отслеживает количество оборотов двигателя и в
соответствии с режимом работы двигателя управляет РХХ, таким образом добавляя или снижая подачу воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки.
На прогретом до рабочей температуры двигателе контроллер поддерживает обороты холостого хода. Если же двигатель не прогрет, контроллер за счет РХХ увеличивает обороты и, таким образом, обеспечивает прогрев двигателя на повышенных оборотах коленвала. Данный режим работы двигателя позволяет начинать движение автомобиля сразу и не прогревая двигатель.
Регулятор холостого хода установлен на корпусе дроссельной заслонки и крепится к нему двумя винтами. К сожалению, на некоторых автомобилях головки этих крепежных винтов могут быть рассверлены или винты посажены на лак, что может значительно усложнить демонтаж РХХ для его замены или прочистки воздушного канала. В таких случаях редко удается обойтись без демонтажа всего корпуса дроссельной заслонки. РХХ является исполнительным устройством и его самодиагностика в системе не предусмотрена. Поэтому при неисправностях регулятора холостого хода лампа «CHECK ENGINE» не загорается. Симптомы неисправностей РХХ во многом схожи с неисправностями ДПДЗ (датчика положения дроссельной заслонки), но во втором случае чаще всего на неисправность ДПДЗ явно указывает лампа «CHECK ENGINE». К неисправностям регулятора холостого хода можно отнести следующие симптомы:
— неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу,
— самопроизвольное повышение или снижение оборотов двигателя,
— остановка работы двигателя при выключении передачи,
— отсутствие повышенных оборотов при запуске холодного двигателя,
— снижение оборотов холостого хода двигателя при включении нагрузки (фары, печка и т.д.).
Для демонтажа регулятора холостого хода необходимо при выключенном зажигании отключить его четырехконтактный разъем и отвернуть два крепежных винта. Монтаж РХХ производят в обратной последовательности. Кроме того, уплотнительное кольцо на фланце следует смазать моторным маслом.
Лекция №8 Автомобильные датчики
Бурный прогресс в области электроники и электротехники за последние годы и десятилетия привел к резкому увеличению количества электронных компонентов в автомобиле. Наряду с гидравликой и пневматикой электроника проникла во все части автомобиля. Отдельные электронные компоненты и комплексные электронные системы становятся все компактнее, дешевле и, вместе с тем, эффективнее. В результате появляются новые возможности использования электроники в автомобиле, позволяющие постоянно расширять объем уже существующих функций. Такой прогресс неизбежно сказывается на организации работы станций технического обслуживания в автомобильной сфере. Объем обычных работ сокращается, и навыки, необходимые для их выполнения, теряют свою значимость. Все большее значение приобретает получение необходимой информации через электронные средства, понимание работы комплексных систем и, в конце концов, проведение правильной диагностики на основании целенаправленных контрольно-измерительных работ. В этой связи должно произойти еще одно преобразование: переход от мышления и понимания отдельных систем до комплексного мышления и понимания системных взаимосвязей. Естественно, что впредь, как и ранее, знание и понимание принципа работы и деталей отдельных систем сохранят свое значения. При этом, однако, необходимо еще знать и понимать соединения и связи с остальными системами.
Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.
Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.
Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал, распределительный вал, дроссельная заслонка, валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности.
В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.
Датчики положения и скорости
Преобразование линейного или углового перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал производится с помощью датчиков положения и скорости. В автомобиле используются датчики положения коленчатого вала, положения распределительного вала, положения дроссельной заслонки, уровня топлива, положения педали акселератора, частоты вращения колеса, угла поворота рулевого колеса.
Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.
К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами, которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.
В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.
Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.
Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены наэффекте Холла. Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта. В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.
В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.
Датчики расхода воздуха
Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.
Датчики контроля эмиссии отработавших газов
Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.
Кислородный датчик (другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).
На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.
Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.
Датчики температуры
Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:
Температуры наружного воздуха;
Температуры воздуха в салоне автомобиля
Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.
Датчики давления
В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления, с помощью которых измеряется давление во впускном коллекторе, давление топлива в системе впрыска,давление в шинах, давление рабочей жидкости в тормозной систем, давления масла в системе смазки.
Для оценки давления применяетсяпьезорезистивный эффект, который заключается в изменении сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.
Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Необходимо упомянуть ряд других датчиков: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой пьезоэлектрический элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал.
Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Конструктивно он объединен с датчиком освещенности.