Энциклопедия впрысковых двигателей – электронные датчики

В прошлом номере журнала мы рассказывали о конструкции механической части двигателя ЗМЗ-406. Сегодня пойдет рассказ об электронной начинке двигателя – датчиках. Датчики – это «глаза» системы впрыска и они определяют экономичность мотора в первую очередь.

 

Двигатель ЗМЗ-4062.10 оснащен системой распределенного впрыска топлива. Топливо забирается из бензобака и накачивается в систему питания электрическим бензонасосом под давлением не выше 4 атмосфер. Электрический бензонасос удобен тем, что водителю не надо после долгой стоянки лезть под капот и пачкаясь в масле, подкачивать бензин вручную. После включения зажигания насос включается на 5 секунд, закачивает бензин и останавливается, ожидая начала вращения коленвала. Далее, после старта двигателя, насос безостановочно качает бензин, подавая его на фильтр тонкой очистки. Очищенное топливо поступает к форсункам, подключенным к трубопроводу – рампе топливоподачи. Каждая из форсунок по очереди выстреливает порцию бензина во впускной трубопровод – как раз в то место, где расположены впускные клапаны. Оба впускных клапана очередного цилиндра открываются практически в тот же момент. Бензиновый туман, проходя мимо клапанов в цилиндр, еще лучше перемешивается с воздухом и после подачи искрового разряда сгорает в цилиндре практически без остатка. Поскольку на каждый цилиндр приходится по одной форсунке, то такая система топливоподачи бензина называется распределенным (многоточечным) впрыском топлива. Работой каждой форсунки управляет микропроцессор в металлическом корпусе – МИКАС-7.1(рисунок 2).

Система может показаться сложной, но только на первый взгляд. Вспомните, насколько путанной выглядит конструкция карбюратора, если его разобрать для мойки! Куча жиклеров, все разного калибра, изобилие просверленных в корпусе каналов, способных засоряться от песчинок и смолистых отложений бензина. Несколько болтающихся тяг. Подвижные сочленения, подверженные износу. Множество прокладок, которые негерметичны из-за изгиба фланцев карбюратора. И, как альтернатива этому – четыре одинаковые форсунки, заменяемые в течение 10 минут. Форсунки легко проверяются на герметичность без снятия. Налицо прогресс в части простоты регулировок и ремонта!

Есть еще один плюс такой системы впрыска. Если карбюратор готовит топливную смесь в центре двигателя – то топливо поступает хуже к крайним цилиндрам. Как результат – 1-й и 4-й цилиндры недополучают топливо, а 2-й и 3-й получают его с некоторым избытком. Недостаток пытались устранить автогонщики 1950-х годов, устанавливая по два, а то и по четыре карбюратора на один двигатель. Система распределенного впрыска работает лучше – каждый цилиндр получает равные порции топлива. Запуск двигателя на морозе происходит лучше – ведь топливо подается и распыливается под давлением. Даже в мороз минус 40 градусов бензин распыливается до пылевидного состояния. Мой сосед хвастался своей Волгой-3110 с таким мотором – дескать «заводилась с ключа и в минус 37»!

Впрочем, ведь есть и модификации 406-го с карбюратором. На «Газель» устанавливаются двигатели 4061.10 и 4063.10 под 80-й и 93-й бензин соответственно. Базовые детали те же самые, только благодаря другой лобовой крышке двигатель имеет диафрагменный бензонасос старой конструкции – Б9Г, карбюратор К-151. Но зажиганием всё равно управляет микропроцессор. Ну а теперь давайте подробнее рассмотрим – как работает система управления двигателем МИКАС-7.1

На рисунке 1 условно показаны с левой стороны все датчики системы, а справой стороны – все исполнительные механизмы, управляемые компьютером. Чтобы правильно подать команду на начало впрыска или подачу искры на свечу зажигания, надо иметь информацию с датчиков:

1.      Датчика температуры воздуха на впуске;

2.      Датчика температуры двигателя;

3.      Датчика положения педали газа (дроссельной заслонки) - ДПДЗ;

4.      Датчика расхода воздуха на впуске в двигатель – ДМРВ;

5.      Датчика детонации бензина в цилиндрах – ДД;

6.      Датчика положения коленвала (другое название - датчик синхронизации) – ДПКВ;

7.      Датчика положения распредвала (другое название – датчик фаз газораспределения) – ДПРВ;

8.      Датчика скорости автомобиля – ДС. Этот датчик в системе с МИКАС-7.1 не обязателен. Все зависит от вида приборной панели и типа спидометра.

 

Слово датчик говорит само за себя – устройство, которое ДАЕТ информацию. Информация в электрических цепях существует в виде напряжения. Ноль вольт – значит  - нет информации, двигатель не работает, другое значение напряжения – значит состояние двигателя изменилось. Рассмотрим работу датчиков, и как их проверить при покупке или ремонте, поочередно.

Самый недорогой датчик – это датчик температуры. Он полностью одинаковый и для замеров температуры воздуха и для замеров температуры двигателя. Датчик взят без изменений с автомобиля ВАЗ-2108 19.3828. Датчик двухконтактный, причем ни один из контактов с корпусом датчика не соединен. На рисунке 3 показано расположение датчика температуры двигателя на корпусе термостата под номером 1. Остальные датчики (№2 и 3) соединены с приборной панелью и показывают температуру водителю, а вот датчик №1 показывает температуру микрокомпьютеру. Как компьютер узнает о температуре по напряжению датчика? Через датчик пропускается электрический ток величиной порядка 1-1,5 миллиампер через сопротивление 9,1 ком.  Часть тока не проходит через датчик и порождает падение напряжения на датчике равной температуре по Кельвину, деленной на 100. В условиях солидного автосервиса датчик так и проверяют – через резистор включают его в цепь 12 вольт. Измеряют напряжение и температуру на датчике (например 3,54 вольт), умножают на 100. Результат – 354 – это температура по Кельвину. Чтобы перевести ее в привычные нам градусы, надо от этой цифры отнять 273. Итого: 354-273=81 градус по Цельсию. Теперь осталось сравнить эту цифру с показанием точного градусника. Не допускается отклонение напряжения датчика от правильной цифры более, чем на 10 процентов.

Датчик температуры забортного воздуха 2115-38.2810 VDO по ТУ 4573-003-43820854-98 имеет точно такие же характеристики. При проверке таких датчиков важно правильно подключать их к цепи, соблюдая полярность питания. Нельзя пропускать через датчик большой ток – датчик попросту сгорит. Многие специалисты игнорируют значение этого датчика, а зря! Чаще всего датчик показывает температуру не очень точно. 10%-й допуск выдерживают многие датчики, но иногда на морозе минус 40 градусов МИКАС «считает», что на улице мороз всего 10 градусов. И тут-то вы попадаете в неприятность. Машина попросту не заводится – ведь бензина подается явно маловато. Хотя все исправно, в автосервисе (в ТЕПЛОМ автосервисе!) проверка показывает, что все нормально. Нормально, но только в тепле. И тут дай вам бог хорошего специалиста на диагностике. Если тут вам повезет  - это будет первый раз, во второй раз вам чуть позже повезет, когда вы приедете в магазин «Святослав». Все датчики есть в продаже. Цена их невысока за счет большого размера оптовых поставок, а качество соответствует сертификатам. Я был свидетелем того, как после очередной новости о повышении цен заводами, в «Святославе» пополняли свои складские запасы местные дилеры. А назавтра убеждали своих покупателей: «ну вот, пришла очередная партия деталей прямо с завода. Только у нас – настоящий товар!»

Следующий датчик в схеме – датчик положения дроссельной заслонки (рисунок 4). Это датчик, говорящий микрокомпьютеру о желании водителя. Если он полностью нажимает на «газ» - МИКАС обеспечивает подачу большого количества бензина в цилиндр, если же педаль отпущена, то топливоподача будет на уровне холостого хода. Устройство этого датчика достаточно простое – это банальный переменный резистор, как и регулятор громкости вашего телевизора. Вспомните тот сладостный миг, когда на экране начинается реклама. Вы переменным резистором убираете громкость до предела, - для вас наступает миг райского блаженства, а на среднем выводе резистора громкости в этот момент времени нулевое напряжение! На машине картина такая же. Когда педаль «газа» отпущена – напряжение нулевое, когда полностью нажата – 5 вольт. Несмотря на простоту датчика, картина омрачается, как и в старом телевизоре – износ сопротивления вызывает помехи, нарушая работу системы. Автомобиль продолжает ехать, но мощность двигателя падает, машина едет с трудом, иногда неисправность пропадает, иногда вновь появляется. Чтобы избежать таких проблем, советую купить датчик от фирмы BOSCH – у него резистивная дорожка сделана износостойкой, а центральный контакт – позолоченым, как в микросхемах серии К133 для нужд оборонки. Внутренняя начинка обоих датчиков одинаковая (рисунок 5). Проверить исправность датчика положения дроссельной заслонки можно с помощью компьютерной диагностики или при наличии тестера и опыта работы с электроникой. Если у вас есть точный вольтметр со шкалой до 12-20 вольт, то вы можете иголкой проткнуть изоляцию провода от 3-го контакта датчика, подсоединить плюсовой провод вольтметра. Минус подключаем на «массу» автомобиля. Убедитесь в отсутствии замыканий проводки и включайте зажигание, не запуская мотор.  Теперь плавно открывайте дроссельную заслонку рукой или попросите помощника нажимать на педаль «газа». В процессе нажатия надо неотрывно следить за стрелкой вольтметра – она должна плавно, без рывков ползти вправо. Наличие рывков при движении  стрелки вольтметра свидетельствует о повреждении резистивной дорожки датчика. Дефектный датчик надо заменять.

Литература:

Литвиненко В.В. Электрооборудование автомобилей ГАЗ: ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-31029 «Волга», «Газель», «Соболь», ГАЗ-3307, ГАЗ-3309. Устройство, поиск и устранение неисправностей. – М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. – 344 с.

 

Продолжение следует

Евсеев П.П.

к.т.н., доцент

каф. "АТ, АС и ФО", КГТУ