Przedmioty:
- Czujnik mapy
- Cechy MPX4250AP
- Napięcie sygnałowe silnika wolnossącego
- Czujnik ciśnienia doładowania
- Połączenie z czujnikiem temperatury
- Zdiagnozuj czujnik ciśnienia doładowania
Czujnik mapy:
Kolektor dolotowy silnika może być wyposażony w „czujnik ciśnienia powietrza w kolektorze”, w skrócie MAP sensor. Ten czujnik ciśnienia mierzy ciśnienie bezwzględne w kolektorze dolotowym. Czujnik można zamontować na kolektorze dolotowym lub podłączyć zewnętrznie za pomocą węża. Podciśnienie lub nadciśnienie jest przetwarzane przez czujnik na napięcie sygnałowe wytwarzane z napięcia zasilania. Dzięki temu czujnik MAP staje się czujnikiem aktywnym. Zakres pomiarowy często waha się od 20 – 300 kPa (0,5 do 3 barów). Rozróżniamy czujnik MAP dla silnika wolnossącego i czujnik ciśnienia doładowania dla silnika z kontrolą ciśnienia doładowania.
Czujniki MAP służą do pomiaru obciążenia silnika. (Pod)ciśnienie w kolektorze jest miarą poziomu napełnienia. Wtrysk paliwa określany jest między innymi na podstawie wartości zarejestrowanej przez czujnik MAP.
W MAP sensorze dwie komory powietrzne oddzielone są od siebie membraną. Ciśnienie w czujniku MAP powoduje wygięcie membrany w czujniku. Na rysunku w górnej części panuje zewnętrzne ciśnienie powietrza, a w dolnej podciśnienie. Na membranie zamontowanych jest kilka tensometrów, które rejestrują ugięcie membrany. Większa różnica ciśnień powoduje dalsze wygięcie membrany.
Czujnik MAP składa się – zwykle – z czterech tensometrów piezo-rezystancyjnych zamontowanych na membranie w układzie Wheatstone’a. Kiedy materiał jest ściskany lub rozciągany, zmienia się wartość rezystancji tensometrów. w Most Wheatstone'a zmiana rezystancji jest przekształcana na zmianę napięcia. Tworzy to napięcie sygnałowe, które jest przesyłane do ECU. Wewnątrz ECU znajduje się Przetwornik A/C który digitalizuje sygnał napięciowy, zanim trafi on do mikroprocesora.
Cechy MPX4250AP:
Poziom napięcia wyjściowego zależy zatem od ciśnienia w kolektorze dolotowym i wynosi od 0,1 do 4,9 wolta. Poniższy rysunek przedstawia charakterystykę powszechnie stosowanego MAP sensora typu: MPX4250AP. Linia jest liniowa. Przy ciśnieniu powietrza zewnętrznego wynoszącym 100 KPa (co odpowiada 1 barowi) czujnik emituje napięcie około 1,8 V przy średniej temperaturze roboczej (TYP).
Z charakterystyki wynika, że czujnik nie rejestruje niczego przy p ≥0, ≤20. Oznacza to, że silnik nie wykorzystuje już wartości czujnika MAP przy całkowicie otwartej przepustnicy i dużym obciążeniu, ale przełącza się na wartość zastępczą poprzez oprogramowanie. Rozwiązaniem jest zarejestrowany kąt otwarcia przepustnicy.
Właściwości komponentów MPX4250AP przedstawiono w tabeli.
Napięcie sygnałowe silnika wolnossącego:
Napięcie sygnału czujnika MPX4250AP może wyglądać tak dla silnika wolnossącego. Na tym wykresie przepustnica jest na przemian przyspieszana, zwalniana, przyspieszana i zwalniana.
Czujnik ciśnienia ładowania:
Silniki spalinowe z doładowaniem są wyposażone w czujnik ciśnienia doładowania, który mierzy ciśnienie w układzie dolotowym. Czujnik ten znajduje się w wężu powietrza (lub rurze) pomiędzy chłodnicą powietrza doładowującego a przepustnicą silnika. Napełnianie ciśnieniowe można osiągnąć w następujący sposób:
- silniki wysokoprężne: turbosprężarka na spaliny;
- silniki benzynowe: turbosprężarka spalin lub sprężarka mechaniczna lub ich kombinacja.
Czujnik ciśnienia doładowania (zwany także czujnikiem ciśnienia turbosprężarki lub czujnikiem doładowania) jest w rzeczywistości czujnikiem MAP o większym zakresie pomiarowym niż w przypadku silnika wolnossącego:
- silnik wolnossący: do 1,5 bara;
- silnik doładowany: do 2,5 bara;
- silnik doładowany: do 3,5 bara.
System zarządzania silnikiem przekształca sygnał napięciowy z czujnika ciśnienia na ciśnienie i w ten sposób steruje przepustnicą turbosprężarki. Gdy turbosprężarka jest wyposażona w VGT, położenie łopatek jest regulowane.
- Podczas przyspieszania turbosprężarka musi wytwarzać większe ciśnienie. Przepustnica pozostaje zamknięta aż do osiągnięcia żądanego ciśnienia powietrza wlotowego. osiągnięte ciśnienie ładowania.
- Po osiągnięciu żądanego ciśnienia ładowania ECU steruje przepustnicą, która częściowo się otwiera. Ciśnienie jest utrzymywane na stałym poziomie lub zmniejszane poprzez większe otwarcie przepustnicy.
Połączenie z czujnikiem temperatury:
Czujniki MAP można umieścić w jednej obudowie razem z czujnikiem temperatury powietrza dolotowego. Można to rozpoznać po czterech połączeniach. Temperatura jest również ważnym czynnikiem przy określaniu ilości wtrysku.
Na podstawie temperatury powietrza możemy rozpoznać:
- Temperatura powietrza dolotowego nie powinna różnić się o więcej niż 5 stopni od temperatury płynu chłodzącego, gdy silnik jest zimny;
- Temperatura powietrza dolotowego wyższa niż temperatura płynu chłodzącego: Zawór EGR pozostaje otwarty.
Jeżeli występują odchylenia od dwóch powyższych punktów, ECU może wygenerować kod błędu.
Diagnozowanie czujnika ciśnienia doładowania:
Usterkę czujnika ciśnienia doładowania możemy rozpoznać po następujących objawach:
- Zmniejszona moc silnika;
- Nie stała siła uciągu podczas przyspieszania;
- Nadmierne zużycie paliwa i emisja spalin;
- Lampka kontrolna awarii (MIL) z powiązanymi kodami usterek (DTC).
Oczywiście w przypadku powyższych reklamacji oczywistym jest odczytanie pamięci usterek elektroniki silnika. W przypadku, gdy system zarządzania pracą silnika zapamiętuje kod błędu związany z nieprawidłowym sygnałem z czujnika ciśnienia doładowania, możemy spodziewać się kodów: P0105, P0106, P0107, P0235, P0236, P0238.
Przyczynami nieprawidłowego sygnału mogą być:
- Zużycie wewnętrzne, zanieczyszczenie lub nawet zatkanie elementu czujnikowego;
- Nadmierne zanieczyszczenie przewodu dolotowego, np. na skutek osadów węgla w kolektorze dolotowym lub przewodach dolotowych głowicy cylindrów;
- Blokady wydechu;
- Wyciek w wężach powietrznych;
- Problem z okablowaniem pomiędzy czujnikiem a ECU.
Zanieczyszczenie układu dolotowego można określić demontując elementy takie jak przepustnica/zawór gazowy i kolektor dolotowy lub sprawdzając wnętrze kolektora za pomocą endoskopu. Przyczyną blokady wydechu może być wadliwe wnętrze katalizatora lub zatkany filtr cząstek stałych.
Możemy zbadać problemy z elektroniką czujnika lub okablowaniem pomiędzy ECU a czujnikiem, badając i mierząc schemat obwodu.
Poniższy obrazek przedstawia schemat czujnika ciśnienia doładowania. Kliknij tutaj, aby zapoznać się z wyjaśnieniem odczytywania schematu.
Czujnik ciśnienia doładowania i czujnik temperatury powietrza są zintegrowane w jednej obudowie. Czujniki mają wspólny plus (pin 3) i masę (pin 1). Widzimy z tego, że jest to czujnik aktywny. Przewód sygnałowy czujnika ciśnienia doładowania (styk 4 czujnika) jest koloru szarego/czarnego i jest podłączony do styku 56 jednostki sterującej silnika. Na tym schemacie nie możemy określić, czy sygnał jest napięciem analogowym (AM), czy cyfrowym (PWM). Dowiemy się tego mierząc.
Przedstawiony czujnik ciśnienia ładowania wysyła sygnał AM (modulacja amplitudy), co widać na obrazie lunety. Poziom napięcia przekłada zmianę ciśnienia w czasie. Poniższy zrzut ekranu przedstawia krzywą napięcia czujnika ciśnienia ładowania. Ustawienia zakresu to: 1 wolt na działkę i 200 ms na działkę.
Gdy silnik pracuje na biegu jałowym, turbosprężarka nie zapewnia jeszcze ciśnienia doładowania. Ciśnienie bezwzględne w kolektorze dolotowym wynosi około 100 kPa. Czujnik przekształca to ciśnienie na napięcie około 1,6 wolta.
Kiedy przyspieszasz, wzrasta prędkość obrotowa silnika, a tym samym ciśnienie turbo. Ciśnienie stopniowo wzrasta do 1,4 bara. Napięcie na obrazie oscyloskopowym osiąga przy tym ciśnieniu prawie 3 wolty. Po tym momencie pedał przyspieszenia zostaje zwolniony i ciśnienie doładowania spada.
W przypadku uszkodzenia czujnika ciśnienia ładowania lub okablowania, w sygnale widoczne będą nieprawidłowości. Sygnał napięciowy musi mieścić się w przedziale od 0,5 do 4,5 V przy napięciu zasilania 5 V. Dwa poniższe obrazy przedstawiają sygnał z zakłóceniami (po lewej) i bez zakłóceń (po prawej).
Strona op rozwiązać problemy z okablowaniem czujnika Opisano techniki pomiarowe dla różnych typów czujników, w tym czujnika aktywnego, z możliwymi awariami i przyczynami.
