Themen:
- Kartensensor
- Merkmale des MPX4250AP
- Signalspannung eines Saugmotors
- Ladedrucksensor
- Kombination mit Temperatursensor
- Den Ladedrucksensor diagnostizieren
Kartensensor:
Der Ansaugkrümmer eines Motors kann mit einem „Manifold Air Pressure Sensor“, abgekürzt MAP-Sensor, ausgestattet sein. Dieser Drucksensor misst den absoluten Druck im Ansaugkrümmer. Der Sensor kann am Ansaugkrümmer montiert oder extern über einen Schlauch angeschlossen werden. Der Unter- oder Überdruck wird vom Sensor in eine Signalspannung umgewandelt, die aus der Versorgungsspannung erzeugt wird. Dadurch wird der MAP-Sensor zu einem aktiven Sensor. Der Messbereich reicht oft von 20 – 300 kPa (0,5 bis 3 bar). Wir unterscheiden zwischen dem MAP-Sensor für einen Saugmotor und einem Ladedrucksensor für einen Motor mit Ladedruckregelung.
MAP-Sensoren werden zur Messung der Motorlast verwendet. Der Krümmer(unter)druck ist ein Maß für den Füllstand. Die Kraftstoffeinspritzung wird unter anderem aus dem Wert ermittelt, den der MAP-Sensor registriert.
Beim MAP-Sensor sind zwei Luftkammern durch eine Membran voneinander getrennt. Der Druck im MAP-Sensor führt dazu, dass sich die Membran im Sensor verbiegt. In der Abbildung herrscht im oberen Teil der Außenluftdruck und im unteren Teil der Unterdruck. Auf dieser Membran sind mehrere Dehnungsmessstreifen angebracht, die die Auslenkung der Membran aufzeichnen. Ein größerer Druckunterschied führt dazu, dass sich die Membran weiter biegt.
Der MAP-Sensor besteht in der Regel aus vier piezoresistiven Dehnungsmessstreifen, die in Wheatstone-Anordnung auf einer Membran montiert sind. Wenn das Material komprimiert oder gedehnt wird, ändert sich der Widerstandswert der Dehnungsmessstreifen. Im Wheatstone-Brücke die Widerstandsänderung wird in eine Spannungsänderung umgewandelt. Daraus entsteht die Signalspannung, die an das Steuergerät gesendet wird. Im Inneren des Steuergeräts befindet sich ein A/D-Wandler der das Spannungssignal digitalisiert, bevor es im Mikroprozessor landet.
Merkmale des MPX4250AP:
Die Höhe der Ausgangsspannung hängt daher vom Druck im Saugrohr ab und liegt zwischen 0,1 und 4,9 Volt. Die folgende Abbildung zeigt die Charakteristik eines häufig verwendeten MAP-Sensors vom Typ: MPX4250AP. Die Linie ist linear. Bei einem Außenluftdruck von 100 kPa (entspricht 1 bar) gibt der Sensor bei einer durchschnittlichen Arbeitstemperatur (TYP) eine Spannung von ca. 1,8 Volt ab.
Die Kennlinie zeigt, dass der Sensor bei p ≥0, ≤20 nichts registriert. Das bedeutet, dass der Motor bei voll geöffneter Drosselklappe und hoher Last nicht mehr den Wert des MAP-Sensors nutzt, sondern per Software auf einen Ersatzwert umschaltet. Eine Lösung bietet hier der erfasste Öffnungswinkel der Drosselklappe.
Die Komponenteneigenschaften des MPX4250AP sind in der Tabelle aufgeführt.
Signalspannung eines Saugmotors:
Die Signalspannung des MPX4250AP-Sensors kann bei einem Saugmotor so aussehen. In diesem Diagramm wird der Gashebel abwechselnd beschleunigt, freigegeben, beschleunigt und abgebremst.
Ladedrucksensor:
Verbrennungsmotoren mit Aufladung sind mit einem Ladedrucksensor zur Messung des Drucks im Ansaugtrakt ausgestattet. Dieser Sensor befindet sich im Luftschlauch (oder Rohr) zwischen dem Ladeluftkühler und der Drosselklappe des Motors. Die Druckfüllung kann auf folgende Weise erreicht werden:
- Dieselmotoren: Abgasturbo;
- Benzinmotoren: Abgasturbo oder mechanischer Kompressor oder eine Kombination davon.
Der Ladedrucksensor (auch Turbodrucksensor oder Boost-Sensor genannt) ist eigentlich ein MAP-Sensor mit einem größeren Messbereich als der eines Saugmotors:
- Saugmotor: bis 1,5 bar;
- aufgeladener Motor: bis 2,5 bar;
- Aufgeladener Motor: bis zu 3,5 bar.
Das Motormanagementsystem übersetzt das Spannungssignal des Drucksensors in einen Druck und steuert so das Wastegate des Turbos. Wenn ein Turbo mit VGT ausgestattet ist, wird die Position der Schaufeln angepasst.
- Beim Beschleunigen muss der Turbo mehr Druck liefern. Das Wastegate bleibt geschlossen, bis der gewünschte Einlassluftdruck erreicht ist. Ladedruck erreicht ist.
- Wenn der gewünschte Ladedruck erreicht ist, steuert das Steuergerät das Wastegate, das sich teilweise öffnet. Durch stärkeres Öffnen des Wastegates wird der Druck konstant gehalten oder reduziert.
Kombination mit Temperatursensor:
MAP-Sensoren können zusammen mit dem Ansauglufttemperatursensor in einem Gehäuse untergebracht werden. Dies ist an vier Zusammenhängen zu erkennen. Auch die Temperatur ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Einspritzmenge.
An der Lufttemperatur können wir Folgendes erkennen:
- Die Ansauglufttemperatur sollte bei kaltem Motor nicht mehr als 5 Grad von der Kühlmitteltemperatur abweichen;
- Ansauglufttemperatur höher als Kühlmitteltemperatur: AGR-Ventil bleibt geöffnet.
Bei Abweichungen von den beiden oben genannten Punkten kann das Steuergerät einen Fehlercode generieren.
Diagnose des Ladedrucksensors:
Fehler am Ladedrucksensor können wir an folgenden Symptomen erkennen:
- Reduzierte Motorleistung;
- Nicht konstante Zugkraft beim Beschleunigen;
- Übermäßiger Kraftstoffverbrauch und übermäßige Emissionen;
- Störungsanzeigelampe (MIL) mit zugehörigen Fehlercodes (DTCs).
Selbstverständlich ist es bei oben genannten Beanstandungen selbstverständlich, den Fehlerspeicher der Motorelektronik auszulesen. Für den Fall, dass das Motormanagementsystem einen Fehlercode speichert, der auf ein falsches Signal vom Ladedrucksensor zurückzuführen ist, können wir mit den folgenden Codes rechnen: P0105, P0106, P0107, P0235, P0236, P0238.
Ursachen für ein falsches Signal können sein:
- Innerer Verschleiß, Verschmutzung oder sogar Verstopfung des Sensorelements;
- Übermäßige Verschmutzung im Ansaugtrakt, z.B. durch Kohlenstoffablagerungen im Ansaugrohr oder Ansaugtrakt des Zylinderkopfes;
- Abgasverstopfungen;
- Undichtigkeit in den Luftschläuchen;
- Verkabelungsproblem zwischen Sensor und Steuergerät.
Eine Verschmutzung im Ansaugtrakt kann durch die Demontage von Bauteilen wie der Drossel-/Gasklappe und dem Ansaugkrümmer oder durch eine Inspektion des Krümmerinneren mit einem Endoskop festgestellt werden. Abgasverstopfungen können durch einen defekten Innenraum des Katalysators oder einen verstopften Partikelfilter verursacht werden.
Durch Studium und Messung des Schaltplans können wir Probleme mit der Sensorelektronik oder der Verkabelung zwischen Steuergerät und Sensor untersuchen.
Das Bild unten zeigt das Schema eines Ladedrucksensors. Klicken Sie hier, um eine Erklärung zum Lesen des Schemas zu erhalten.
Der Ladedrucksensor und der Lufttemperatursensor sind in einem Gehäuse integriert. Die Sensoren haben einen gemeinsamen Pluspol (Pin 3) und Masse (Pin 1). Daran können wir erkennen, dass es sich um einen aktiven Sensor handelt. Die Signalleitung des Ladedrucksensors (Pin 4 am Sensor) ist grau/schwarz und wird an Pin 56 des Motorsteuergeräts angeschlossen. In diesem Diagramm können wir nicht feststellen, ob es sich bei dem Signal um eine analoge Spannung (AM) oder eine digitale Spannung (PWM) handelt. Wir werden es durch Messen herausfinden.
Der abgebildete Ladedrucksensor sendet ein AM-Signal (Amplitudenmodulation), das im Scope-Bild zu sehen ist. Die Höhe der Spannung übersetzt die Druckschwankung in Abhängigkeit von der Zeit. Der folgende Screenshot zeigt den Spannungsverlauf eines Ladedrucksensors. Die Oszilloskopeinstellungen sind: 1 Volt pro Teilung und 200 ms pro Teilung.
Im Leerlauf des Motors stellt der Turbo noch keinen Ladedruck bereit. Der absolute Druck im Ansaugkrümmer beträgt etwa 100 kPa. Der Sensor wandelt diesen Druck in eine Spannung von etwa 1,6 Volt um.
Beim Beschleunigen erhöht sich die Motordrehzahl und damit der Turbodruck. Der Druck steigt allmählich auf 1,4 bar. Die Spannung im Oszilloskopbild erreicht bei diesem Druck fast 3 Volt. Danach wird das Gaspedal freigegeben und der Ladedruck sinkt.
Bei einem Defekt des Ladedrucksensors oder der Verkabelung sind Unregelmäßigkeiten im Signal sichtbar. Das Spannungssignal muss bei einer Versorgungsspannung von 0,5 Volt zwischen 4,5 und 5 Volt liegen. Die beiden Bilder unten zeigen ein Signal mit Störung (links) und ohne Störung (rechts).
Auf der seite Fehler in der Sensorverkabelung beheben Es werden Messtechniken für verschiedene Sensortypen beschrieben, darunter auch für diesen aktiven Sensor, mit möglichen Fehlfunktionen und Ursachen.
