Характеристики датчиков инжекторных двигателей

Компоненты системы питания инжекторного двигателя и разновидности конструкций

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Регулятор воздуха

ЭСУД — это электронная система управления двигателем. И ей необходимо знать, какое количество воздуха следует подавать для подаваемого количества топлива. Эти два параметра тесно взаимосвязаны, поскольку позволяют создавать оптимальную топливовоздушную смесь.

Определив количество воздуха, система определяет нужный объем бензина. Датчик воздуха несет ответственность за объемы всасывания. К недостаткам этого устройства относят:

• Из-за воздействия влаги нарушается работоспособность;
• При малых оборотах датчик выдает повышенные показатели;
• Устройство не может нормально работать при холостом ходу;
• Могут возникать проблемы при пуске мотора;
• После повышенного режима мощности двигатель может резко остановиться;
• Увеличивается расход топлива.

Как же работает этот датчик? Попробуем разобраться.

1. Конструкция регулятора включает в себя три чувствительных компонента, которые установлены в потоке воздуха. Один из элементов определяет температуру всасываемого воздуха, а остальные два — греются до необходимых показателей.
2. Определение расхода воздуха происходит за счет измерения мощности электричества для поддержания необходимой температуры.
3. На регуляторе имеется сеточка, монтируемая в потоке воздуха.
4. Все это позволяет передать информацию на контроллеры, которые, в свою очередь, включают те или иные режимы для изменения или поддержания нагрузок.

Датчик положения дроссельной заслонки ВАЗ 2110

Датчик положения дроссельной заслонки инжектора ВАЗ 2110 расположен непосредственно на дроссельном узле. Предлагаем для наглядности фото, где датчик можно разглядеть без труда.

Данный датчик реагирует на нажатие педали газа водителем, подавая сигнал на электронный блок управления, тем самым увеличивая количество впрыскиваемого топлива через форсунки. То есть, чем резче вы жмете на педаль газа, тем больше будет впрыскиваться топлива в мотор. Датчик положения дроссельной заслонки довольно надежен, поскольку механически связан с осью заслонки.

Определить неисправность этого датчика можно с помощью обычного тестера, который должен показывать изменения напряжения при нажатии на педаль газа. При закрытой заслонке выходное напряжение обычно от 0,3 до 0,7 Вт. Если нажать на газ «в пол» напряжение возрастает до 4 Вт. Неисправность датчика можно иногда определить без всяких тестеров, допустим если во время разгона автомобиль начинает двигаться рывками или происходит ненормальный провал, то скорее всего проблема именно в датчике положения дроссельной заслонки.

Регулятор коленвала

Как вы понимаете, расположение всех датчиков на 8 клапанном инжекторном ВАЗ 2110 разное, но все они объединяются в единую систему. Датчик коленвала не является исключением.

Регулятор

За счет работы этого устройства система определяет, когда подавать топливо и искру для воспламенения смеси. По сути, конструкция агрегата представлена в виде магнита и катушки из тонкой проводки.

К его сильным сторонам относят:

• Работает долго и эффективно даже в режиме повышенных нагрузок;
• Функционирует совместно с шкивом коленчатого вала;
• При поломке датчика двигатель прекращает работу, либо ограничивает показатели оборотов на отметке не более 3500 оборотов.

Располагается устройства на масляном насосе, буквально на самой вершине зубцов шкива. Если быть точнее, то 1 миллиметре от них.

Появление и применение систем впрыска в авиации

Карбюраторные системы для работы под углом к горизонту необходимо дополнять множеством устройств, либо применять специально спроектированные карбюраторы. Инжекторная система питания авиационных двигателей — удобная альтернатива карбюраторной, так как инжекционной системе впрыска в силу конструкции безразлично рабочее положение (вверх ногами или как обычно).

Первый мотор с системой впрыска был изготовлен в России в 1916 году Микулиным и Стечкиным. Он же стал первым авиационным двигателем, перешагнувшим 300-сильный рубеж мощности.

К 1936 году на фирме Robert Bosch были готовы первые комплекты топливной аппаратуры для непосредственного впрыска бензина в цилиндры, которую через год стали серийно ставить на V-образный 12-цилиндровый двигатель Daimler-Benz 601. Именно этими моторами объемом 33,9 л оснащались, в частности, основные истребители Люфтваффе Messerschmitt Bf 109. И если карбюраторный двигатель DB 600 развивал на взлетном режиме 900 л.с., то «шестьсот первый» с впрыском позволял поднять мощность до 1100 сил и более. Чуть позже в серию пошла девятицилиндровая «звезда» BMW 132 с подобной системой питания — тот самый лицензионный авиадвигатель Pratt&Whitney Hornet, который на BMW делали с 1928 года и который устанавливался, к примеру, на транспортники Junkers Ju-52. Авиамоторы в Англии, США и СССР в те времена оставались ещё исключительно карбюраторными. Японская же система впрыска на истребителях «Зеро» требовала промывки после каждого полета, и поэтому не пользовалась популярностью в войсках.

Лишь к 1940 году, когда Советскому Союзу удалось закупить образцы новейших германских авиамоторов с впрыском, работы по созданию отечественных инжекторных систем питания получили новый импульс. Однако серийное производство советских насосов высокого давления и форсунок, созданных на основе немецких, началось лишь к середине 1942 года — первенцем стал звездообразный мотор АШ-82ФН, который ставили на истребители Ла-5, Ла-7 и бомбардировщики Ту-2.Мотор со впрыском — АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускался еще долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и до сих пор используется на самолетах Ил-14.

К концу войны довели до серии свой вариант впрыска и американцы. Например, моторы «летающей крепости» Boeing B-29 тоже питались бензином через форсунки.

Применение систем впрыска в автомобилестроении

Впрыск топлива в автомобилестроении начал применяться с 1951 года когда механической системой непосредственного впрыска бензина производства западногерманской фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного небольшой фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL («крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch. [1] Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея инжекторного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объемом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

Взаимозаменяемость

Данный вопрос довольно актуален, особенно принимая во внимание стоимость оригинальных изделий импортного автопрома. Но здесь не все так просто, приведем пример. В первых серийных моделях горьковского автозавода на инжекторные волги устанавливался ДМРВ БОШ (Bosh). Несколько позже импортные датчики и контролеры заменили отечественные изделия.

А –импортный нитевой ДМРВ производства Bosh (pbt-gf30) и его отечественные аналоги В — АОКБ «Импульс» и С – АПЗ

Конструктивно эти изделия практически не отличались за исключением нескольких конструктивных особенностей, а именно:

• Диаметр провода, используемого в проволочном терморезисторе. У бошевских изделий Ø 0,07 мм, а у отечественной продукции – Ø0,10 мм.
• Способ крепления провода, он отличается типом сварки. У импортных датчиков это контактная сварка, у отечественных изделий – лазерная.
• Форма нитевого терморезистора. У Bosh он имеет П-образную геометрию, АПЗ выпускает приборы с V-образной нитью, изделия АОКБ «Импульс» отличаются квадратной формой подвески нити.

Все приведенные в качестве примера датчики были взаимозаменяемые, пока Горьковский автозавод не перешел на пленочные аналоги. Причины перехода были описаны выше.

Пленочный ДМРВ Сименс (Simens) для ГАЗ 31105

Приводить отечественный аналог изображенному на рисунке датчику не имеет смысла, поскольку внешне он практически не отличается.

Следует отметить, что при переходе с нитевых приборов на пленочные, скорее всего, потребуется менять всю систему, а именно: сам датчик, соединительный провод от него к ЭБУ, и, собственно сам контролер. В некоторых случаях контроль может быть адаптирован (перепрошит) под работу с другим датчиком. Такая проблема связана с тем, что большинство нитевых расходомеров посылают аналоговые сигналы, а пленочные – цифровые.

Следует отметить, что на первые серийные автомобили ВАЗ с инжекторным двигателем устанавливался нитевой ДМРВ (производства GM) с цифровым выходом, в качестве примера можно привести модели 2107, 2109, 2110 и т.д. Сейчас в них устанавливается ДМРВ БОШ 0 280 218 004.

Для подбора аналогов можно воспользоваться информацией с официальных источников, или тематических форумов. Для примера ниже представлена таблица взаимозаменяемости ДМРВ для автомобилей ВАЗ.

Таблица совместимости ДМРВ для модельного ряда ВАЗ

Представленная таблица наглядно показывает, что, например, датчик ДМРВ 0-280-218-116 совместим с двигателями ВАЗ 21124 и 21214, но не подходит к 2114, 2112 (в том числе и на 16 клапанов). Соответственно можно найти информацию и по другим моделям ВАЗ (например, Лада Гранта, Калина, Приора, 21099, 2115, Нива Шевроле и т.д.).

Как правило, не возникнет проблем и с другими марками авто отечественного или совместного производства (УАЗ Патриот ЗМЗ 409, ДЭУ Ланос или Нексия), подобрать замену ДМРВ для них не составит проблемы, это же касается и изделий китайского автопрома (КIA Ceed, Спектра, Спортейдж и т.д.). Но в этом случае велика вероятность, что распиновка ДМРВ может не совпадать, исправить ситуацию поможет паяльник.

Значительно сложнее обстоит дело с европейскими, американскими и японскими авто. Поэтому, если у вас Тойота, Фольксваген Пассат, Субару, Мерседес, Форд Фокус, Нисан Премьера Р12, Рено Меган или другое европейское, американское или японское авто, прежде, чем производить замену ДМРВ, необходимо тщательно взвесить все варианты решения.

Если интересно, можете поискать в сети эпопею с попыткой замены на Ниссане Альмера Н16 «родного» воздухомера аналогом. Одна из попыток привела к чрезмерному расходу топлива даже на холостом ходу.

В некоторых случаях поиск аналого будет оправданным, особенно, если принять во внимание стоимость «родного» волюметра (в качестве примера можно привести БМВ Е160 или Ниссан Х-Трейл Т30).

Принцип работы датчика фазы

Датчик фазы работает в паре с задающим диском, установленным на распределительном валу. Данный диск имеет репер той или иной конструкции, который во время работы двигателя проходит перед датчиком или в его зазоре. Репер при прохождении перед датчиком замыкает выходящие из него магнитные линии, что приводит к изменению магнитного поля, пересекающего чувствительный элемент. В результате в датчике Холла формируется электрический импульс, который усиливается и изменяется преобразователем, и подается на электронный блок управления двигателем.

Для щелевых и торцевых датчиков используются разные по конструкции задающие диски. В паре с щелевыми датчиками работает диск с воздушным зазором — управляющий импульс формируется при прохождении этого зазора. В паре с торцевым датчиком работает диск с зубцами или короткими реперами — управляющий импульс формируется при прохождении репера.

В инжекторных двигателях задающий диск и датчик фазы устанавливаются таким образом, чтобы импульс формировался при прохождении 1-го цилиндра его верхней мертвой точки. Одновременно система управления получает информацию от ДПКВ, и на основе показаний обоих датчиков она посылает сигналы на впрыск топлива и зажигания в порядке работы цилиндров. ДФ и ДПКВ позволяют оперативно отслеживать изменение частоты вращения коленвала и режима работы двигателя, и обеспечивать своевременный впрыск топлива и работу зажигания.

В дизельных двигателях система работает аналогичным образом, но с одной особенностью — положение поршня отслеживается отдельно для каждого цилиндра. Это достигается модернизацией задающего диска — добавлением основных и вспомогательных реперов различной ширины. Во время работы система управления двигателем по данным реперам определяет, какой из цилиндров достиг ВМТ, и на основе этой информации посылает управляющие импульсы на форсунки.

Работа двигателя жестко завязана на датчике фазы, поэтому неисправность датчика оказывает негативное влияние на функционирование силового агрегата. При поломке или отключении ДФ двигатель принудительно переводится в режим парафазного впрыска топлива с управлением по показаниям датчика коленвала. Без датчика распредвала теряется возможность отслеживать начало цикла работы двигателя, поэтому в данном режиме каждая форсунка принудительно выполняет впрыск половины дозы топлива дважды за один цикл. Это гарантирует, что в каждом цилиндре образуется топливно-воздушная смесь, однако в таком режиме повышается расход топлива и снижается качество работы двигателя, зачастую он работает неустойчиво, с перебоями.

При выходе из строя ДФ на приборной панели загорается индикатор Check Engine, а также выдается соответствующий код ошибки. В этом случае необходимо заменить датчик и выполнить необходимую настройку электронной системы управления двигателем. При нормальном функционировании датчика обеспечивается наиболее эффективная работа двигателя во всех режимах и в любых условиях.