Схема подключения датчиков к эбу

Обновлено: 11.02.2025

При получении сигналов от датчиков нередко одна или несколько входных величин влияют на один или несколько выходных параметров. Все эти нюансы предусматриваются программой электронного блока, и он может выбрать наиболее оптимальную команду из предлагаемого программой перечня. Таким образом, ЭБУ автомобильных систем осуществляют функции управления и регулирования для выбора наиболее рационального выходного сигнала к исполнительным устройствам.

Управление

В ЭБУ выходные параметры для исполнительных устройств рассчитываются с использованием входных величин, заданных величин, полей характеристик и алгоритмов. Само воздействие не проверяется (открытый процесс управления). Такой метод используется, например, при программном управлении работой свечей накаливания.

Регулирование

В ЭБУ фактическое значение параметра постоянно сравнивается с его заданной (оптимальной) величиной, и обеспечивается замкнутая последовательность действий (по контуру регулирования). Как только обнаруживается различие, ЭБУ корректирует работу исполнительного механизма.
Преимуществом регулирования является возможность выявления и учета вредных воздействий (помех), например, при регулировании частоты вращения коленчатого вала на режиме минимальных оборотов холостого хода.

Обработка данных

При работе системы электронный блок управления (ЭБУ) принимает сигналы датчиков (входные сигналы), оценивает их и ограничивает допустимыми уровнями напряжения. Некоторые входные сигналы в качестве диагностики проходят проверку на достоверность.
Так, например, микропроцессор ЭБУ дизельного двигателя системы Common Rail рассчитывает момент начала, и продолжительность впрыска топлива с учетом сигналов датчиков и параметров, загруженных в него полей характеристик. Рассчитанные значения преобразуются в выходные сигналы для исполнительных устройств.

Выходными сигналами управляют оконечные каскады, имеющие достаточную мощность для привода исполнительных механизмов (например, форсунок, электромагнитных клапанов высокого давления, клапана рециркуляции отработавших газов и др.).
Дополнительно через сетевой интерфейс происходит обмен сигналами с другими системами автомобиля.
Рассмотрим подробнее, как это происходит.

Датчики и исполнительные механизмы образуют периферию ЭСАУ, а ЭБУ является центром обработки данных. От датчиков на ЭБУ по кабельной разводке и разъемам передаются электрические сигналы, которые могут быть аналоговыми, цифровыми и импульсными (см. рисунок 1).

Аналоговые входные сигналы могут иметь любое (в определенных пределах) значение напряжения. Такие электрические сигналы передают большинство датчиков, где измеряемая физическая величина изменяется и фиксируется непрерывно, например, расход воздуха, давление на впуске двигателя, напряжение аккумуляторной батареи, температура охлаждающей жидкости и воздуха и др.

Импульсные входные сигналы обычно поступают от индуктивных датчиков частоты вращения и положения (например, коленчатого вала, газораспределительного вала). Такие сигналы обрабатываются в соответствующей части схемы ЭБУ, при этом мешающие импульсы (помехи) подавляются, и сами импульсные сигналы преобразуются в цифровые.

Подготовка и обработка входного сигнала

Микроконтроллер является центральным конструктивным элементом ЭБУ (рис. 1), управляет последовательностью функций. Микроконтроллер включает управляющий модуль CPU (Central Processing Unit) или микропроцессор, микрочип со встроенными входными и выходными каналами, таймер, модули ROM и RAM, серийные согласующие устройства и другие периферийные блоки.
Кварцевый тактовый генератор вырабатывает тактовые импульсы для микроконтроллера.

ПЗУ включает модули памяти ROM, EPROM или Flash-EPROM. Кроме того, в ПЗУ хранятся специфические данные и параметры (отдельные значения, характеристики и поля характеристик), которые не могут изменяться в процессе эксплуатации автомобиля, но влияют на процесс управления и регулирования программы.

ПЗУ может быть интегрировано в микроконтроллер и при необходимости дополнительно расширено внешними модулями памяти EPROM или Flash-EPROM.

Модуль памяти ROM (Read Only Memory)

Основное ПЗУ выполняется в виде модуля памяти ROM и содержит информацию, предназначенную только для чтения, которая загружается при изготовлении модуля и после этого уже не может быть изменена.
Объем памяти модуля ROM, интегрированного в микроконтроллер, ограничен. Для сложных систем управления (ЭСАУ) требуются дополнительные модули памяти.

Рис. 1. Обработка сигналов в ЭБУ

Модуль памяти EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

Модуль памяти EPROM это стираемое и перепрограммируемое ПЗУ, хранящее информацию, которая может стираться облучением ультрафиолетовыми лучами и с помощью устройства программирования снова записывается.
Модуль памяти EPROM обычно выполняется как отдельный конструктивный элемент. Управляющий модуль CPU обращается к модулю памяти EPROM через адресную шину и шину данных.

Модуль памяти Flash-EPROM (FEPROM)

Модуль памяти Flash-EPROM обычно сокращенно называют Flash-память. Информация в этот модуль может заноситься и стираться электрически.
ЭБУ с модулями памяти Flash-EPROM может быть перепрограммирован программатором через последовательный интерфейс на станции техобслуживания без вскрытия. Если микроконтроллер дополнительно снабжен модулями ПЗУ, то в них имеются программы для программирования Flash-памяти.
Модули памяти Flash-EPROM вместе с микроконтроллером могут быть интегрированы в микрочип.
Из-за своих преимуществ Flash-EPROM вытесняет использование упрощенных модулей EPROM.

Модуль памяти RAM (Random Access Memory)

Модуль RAM является оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), с помощью которого производится чтение/запись всех текущих величин изменяющихся параметров (переменных), например, значений сигналов. Для многозадачного использования емкости одного модуля памяти RAM, интегрированного в микроконтроллер, недостаточно, поэтому требуется дополнительный модуль памяти RAM, который подключается к микроконтроллеру через адресную шину и шину данных.
Если питание ЭБУ отключается, то модуль памяти RAM теряет весь массив данных (это энергозависимая память).

Модуль памяти EEPROM (E2PROM)

Модуль памяти RAM теряет всю информацию, если отключается от источника питания. Данные, которые необходимо сохранить для последующего управления и диагностики системы (например, коды и параметры неисправностей), должны долговременно храниться в модулях, не зависимых от электропитания.

Модуль памяти EEPROM загружается информацией электрически, но в нем, в противоположность модулю памяти Flash-EPROM, информация может стираться и заполняться по отдельности в каждой ячейке памяти.
Модуль памяти EEPROM предназначен для многократного повторения циклов записи/стирания информации и применяется как энергонезависимое устройство чтения/записи.

Модуль ASIC (Application Specific Integrated Circuit)

Модули ASIC это адаптивные интегральные схемы, предназначенные для расширения технических возможностей ЭБУ по расчету данных, когда стандартных микроконтроллеров недостаточно.
Эти интегральные схемы проектируются и изготавливаются по заданию разработчиков ЭБУ. Они могут содержать дополнительный модуль памяти RAM, входные и выходные каналы, самостоятельно генерировать и передавать сигналы ШИМ.

Модуль контроля

Выходные сигналы исполнительным устройствам

Микроконтроллер с помощью выходных сигналов управляет выходными каскадами ЭБУ, которые генерируют сигналы достаточной мощности для непосредственного управления исполнительными устройствами, а в некоторых случаях и реле.
Каждый выходной каскад защищен от короткого замыкания и скачков напряжения, а также от разрушения вследствие электрической или тепловой перегрузки. Любой нештатный режим интегральные схемы оконечных каскадов распознают как ошибку, и передают об этом сигнал в микроконтроллер.
Коммутационные сигналы служат для включения и выключения исполнительных устройств (например, электрического вентилятора системы охлаждения двигателя).

Сигналы ШИМ

Цифровые выходные сигналы могут генерироваться как сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Эти сигналы представляют собой последовательность прямоугольных импульсов с постоянной частотой f = 1/T и переменной длительностью t (рис. 2).
С помощью ШИМ-сигнала ЭБУ управляет исполнительными устройствами, приводя их в любое рабочее положение, изменяя параметр сигнала, называемый коэффициент заполнения D = t/T .

Рис. 2. Сигнал ШИМ:
T – период сигнала; t – переменная длительность сигнала

Передача данных внутри блока управления

Периферийные системы, поддерживающие работу микроконтроллера, могут обмениваться с ним сигналами через адресную шину и шину данных. Например, микроконтроллер выдает через адресную шину адрес модуля памяти RAM, по которому должно читаться содержание памяти.

В начале развития автомобильной электроники использовались 8-битные шины из восьми проводников, по которым передавались целые значения величиной до 256.
16-битные адресные шины уже могут обращаться к 65 536 адресам.

Современные электронные системы управления нуждаются в 16- или 32-битной шине данных. Для уменьшения количества электрических выводов, шину данных и адресную шину мультиплексируют, т. е. адреса и данные передают в разное время, при этом используют одни и те же проводники.
Данные, не требующие высоких скоростей передачи (например, данные памяти неисправностей), используют последовательные интерфейсы только с одной линией передачи данных.

Обмен данными между различными ЭСУ автомобиля

В процессе работы электронные системы автомобиля, управляющие различными устройствами и механизмами, взаимодействуют между собой, обмениваясь актуальными данными. Рассмотрим, как осуществляется обмен данными между электронными блоками ЭСУ автомобиля на примере взаимодействия с ЭСУД (электронной системы управления двигателем).

Микропроцессор ЭБУ дизельного двигателя системы Common Rail определяет момент начала и продолжительность впрыска топлива с учетом сигналов датчиков, и рассчитывает текущий расход топлива.
Сигнал расхода топлива передается ЭБУ двигателя 3 (рис. 3) в виде цифрового послания в шину CAN. Особенность шины CAN в том, что при передачи каким-либо ЭБУ послания в шину, оно одновременно поступает на все остальные ЭБУ автомобиля, подключенные к этой шине.
Таким образом, послание от ЭБУ двигателя прочитывается блоком управления комбинации приборов или автономным бортовым компьютером 6, которые демонстрируют водителю данные мгновенного расхода топлива и (или) запаса хода.
В старых электронных системах управления в качестве сигнала расхода топлива использовался ШИМ-сигнал (рис. 1).

Внешняя регулировка крутящего момента обеспечивается изменением подачи топлива под влиянием работы других систем автомобиля, например, антипробуксовочной системы или управления коробкой передач. Эти системы сообщают ЭБУ двигателем об изменении крутящего момента двигателя (обычно, в сторону снижения), а вместе с ним, соответственно, и величины подачи топлива.

Управление генератором 9 (рис. 3) и его диагностика может обеспечиваться через стандартный серийный интерфейс ЭБУ двигателем.
Например, при разряженной аккумуляторной батарее ЭБУ поддерживает повышенную частоту вращения коленчатого вала на режиме минимальных оборотов холостого хода.
В некоторых современных автомобилях управление генератором реализуется чрез шину LIN (Local Interconnect Network – локальная коммутируемая сеть, которая используется для управления электромеханическими компонентами автомобиля).

Рис. 3. Возможные системы для обмена данными с блоком управления работой двигателя:
1 - Блок управления системой стабилизации движения (с ABS и др. системами); 2 - Блок управления КПП; 3 - Блок управления работой двигателя; 4 - Блок управления кондиционером; 5 - Блок управления включением свечей накаливания; 6 - Комбинация приборов с автономным бортовым компьютером; 7 - Электронное противоугонное устройство; 8 - Стартер; 9 - Генератор; 10 - Компрессор кондиционера

Управление стартером 8 (рис. 3) производится ЭБУ двигателем, который обеспечивает блокировку стартера для предотвращения его включение при работающем двигателе.
Блок управления включением свечей накаливания 5 получает от ЭБУ двигателем информацию о моменте начала и продолжительности процесса накаливания свечей, управляет этим процессом и контролирует его. Для проведения диагностики в ЭБУ двигателя сообщается о нарушениях в этом процессе.
При прогреве камер сгорания блок 5 отключает контрольную лампу предварительного прогрева на панели приборов автомобиля.

Электронное блокирование движения необходимо для предотвращения несанкционированное использование автомобиля. Двигатель может запуститься только в том случае, когда электронное противоугонное устройство 7 (рис. 3) разблокирует ЭБУ двигателем.
С помощью пульта дистанционного управления или выключателя стартера и свечей накаливания водитель посылает сигнал на противоугонное устройство, подтверждающий, что он правомочен использовать этот автомобиль.
В этом случае ЭБУ двигателем подключается к остальным системам, и становятся возможными как пуск самого двигателя, так и движение автомобиля.

Кондиционер является частью климатической установки автомобиля и необходим для обеспечения комфортных условий труда водителя при высоких температурах окружающего воздуха.
Кондиционер охлаждает воздух в салоне с помощью компрессора 10, потребляемая мощность которого может составлять до 30% мощности двигателя. При различных условиях движения автомобиля, компрессор кондиционера управляется, в т. ч. ЭБУ двигателем, который может на некоторое время его отключить при резком увеличении оборотов. Так как это отключение кратковременно, оно не произведет заметного влияния на температуру в салоне автомобиля.

Чувствительный элемент датчика кислорода находится в потоке отработавших газов. При достижении датчиком рабочих температур, превышающих 360 град. С, он начинает генерировать собственную ЭДС, пропорциональную содержанию кислорода в отработанных газах. На практике, сигнал ДК (при замкнутой петле обратной связи) представляет собой быстро изменяющееся напряжение, колеблющееся между 50 и 900 милливольт. Изменение напряжения вызвано тем, что система управления постоянно изменяет состав смеси вблизи точки стехиометрии, сам ДК не способен генерировать какое-либо переменное напряжение.

Выходное напряжение зависит от концентрации кислорода в отработавших газах в сопоставлении с опорными данными о содержании кислорода в атмосфере, поступающими с элемента конструкции датчика, служащего для определения концентрации атмосферного кислорода. Этот элемент представляет собой полость, соединяющуюся с атмосферой через небольшое отверстие в металлическом наружном кожухе датчика. Когда датчик находится в холодном состоянии, он не способен генерировать собственную ЭДС, и напряжение на выходе ДК равно опорному (или близко к нему).

График выходного сигнала Датчика Кислорода

Для замены вышедших из строя оригинальных лямбда-зондов фирма Bosch выпускает специальную серию из 7 универсальных датчиков, которые перекрывают практически весь диапазон применяемых штатно датчиков. Информация по ним ЗДЕСЬ.

КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР

В автомобилях с обратной связью по ДК (нормы токсичности Евро-II, Евро-III и выше) применяется нейтрализатор вредных выбросов в выхлопных газах. Применение катализаторов на системах без ОС возможно, при грамотной настройке и полностью исправном двигателе, т.к наиболее эффективно работает только на смесях, близких к стихеометрическим (14,7:1), при любом отклонении от которых эффективность его значительно снижается.

Спорную по некоторым утверждениям, но, безусловно, интересную статью посвященную катализаторам читайте ЗДЕСЬ.

В автомобилях прошлых лет выпуска применялся керамический нейтрализатор, который позже заменил металлический. В последних моделях 16V двигатели 1,6 могут оснащаться так называемым катколлектором. Следует внимательно относиться к этому устройству – катализатор (или катколлектор) наиболее эффективно работают при очень высокой температуре и при пропусках воспламенения в каком-либо цилиндре бензин будет воспламеняться в катализаторе (катколлекторе), выделяя огромную тепловую энергию – в считанные минуты он раскаляется добела, что может стать причиной нарушения электропроводки и даже возгорания автомобиля. Именно по этой причине не рекомендуется отключать в прошивках диагностику пропусков воспламенения. Попадание несгоревшего топлива в катколлектор способно в считанные секунды разрушить его.

ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА

Существует довольно много различных типов датчиков массового расхода воздуха (ДМРВ): механические (флюгерного типа), ультразвуковые, термоанемометрические и т.д.

В данном разделе мы рассмотрим устройство термоанемометрического датчика HFM‑5 производства Bosch, устанавливаемого на автомобили ВАЗ. Чувствительный элемент датчика представляет собой тонкую пленку, на которой расположено несколько температурных датчиков и нагревательный резистор. В середине пленки находится область подогрева, степень нагрева которой контролируется с помощью температурного датчика. На поверхности пленки со стороны потока воздуха и с противоположной стороны симметрично расположены еще два термодатчика, которые при отсутствии потока воздуха регистрируют одинаковую температуру. При наличии потока воздуха первый датчик охлаждается, а температура второго остается практически неизменной, вследствие подогрева потока воздуха в зоне нагревателя. Дифференциальный сигнал обоих датчиков пропорционален массе проходящего воздуха. Электронная схема датчика преобразует этот сигнал в постоянное напряжение, пропорциональное массе воздуха. Такая конструкция получила название Hot Film (HFM), к ее достоинствам можно отнести высокую точность измерения и способность регистрировать обратный поток воздуха, к недостаткам – низкую надежность в условиях загрязнения и попадания влаги.

В старых системах (ЭБУ Январь‑4 и GM-ISFI-2S) применялись другие термоанемометрические ДМРВ, чувствительные элементы которых были выполнены в виде нитей. Такие датчики получили название Hot Wire MAF Sensor. Выходной сигнал этих датчиков был частотный, то есть в зависимости от расхода воздуха менялось не напряжение, а частота выходных импульсов. Датчики были менее точны, не позволяли регистрировать обратный поток, но эти недостатки перекрывала очень высокая надежность.

ДМРВ – очень важный датчик в любой системе управления. На основе его сигнала производится расчет циклового наполнение цилиндра, пересчитываемого в конечном итоге в длительность импульса открытия форсунок.

На автомобили ВАЗ устанавливались несколько типов датчиков: GM, BOSCH, SIEMENS и Российский. В 1999 – 2004 гг. на конвейере ВАЗа устанавливались два типа датчиков 0 280 218 – 037 и 0 280 218 – 004. Эти датчики выдают разные параметры выходного напряжения (тарировки) на одинаковом расходе воздуха и взаимозамена (вернее, замена 004 на 037, как правило) возможна только с заменой тарировочных таблиц в прошивке. То же касается и нового датчика 116, устанавливаемого серийно с начала 2005 г.

Модель	№ Bosch	№ ВАЗ
HFM5‑4.7	0 280 212 004	21083 – 1130010-01
HFM5‑4.7	0 280 212 037	21083 – 1130010-10
HFM5-CL	0 280 212 116	21083 – 1130003-20

Исторически первым был введен датчик 004 в проектах с калибровками M1V13O54,M1V13R59, M1V05F05 и M7V03E65 (а так же J5V05F16, первая неофициальная версия Январь 5.1). Первые два проекта легко определяются по внешнему виду т.к. они без нейтрализатора и в них использовался резонансный датчик детонации. Затем эти два первых проекта были прекращены в производстве и все дальнейшие проекты (с калибровками последующих серий) стали укомплектовываться датчиками 037. Одновременно с прекращением двух вышеназванных проектов проект M7V03E65 также стал комплектоваться 037 датчиком. Модификация 037 отличается от 004 доработкой внутреннего воздушного канала датчика с целью убрать пульсации воздушного потока, которые возникают в 004 даже при ламинарном воздушном потоке в впускном коллекторе. При этом характеристика 037 сместилась по сравнению с 004. Считается, что при наличии обратной связи по кислороду эти отличия компенсируются, именно поэтому калибровка проекта M7V03E65 при смене датчика не была изменена.

С октября 2004 г. основным датчиком является 116. Модификация 116 предназначена для проектов с контроллерами нового поколения Bosch М7.9.7 и его отечественными аналогами – Январь 7.2, параллельное производство которых начато фирмами Итэлма и Автэл. Тарировка датчика и его конструкция отличаются от 004 и 037.

Датчик поставляется только в сборе, с кодом и маркируется зеленым кругом. Сам элемент имеет измененную конструкцию. В 2006 г. для усложнения кражи или подмены элементов ДМРВ для закрепления чувствительного элемента в корпусе применяются специальные однонаправленные болты.

ЧАСТЬ I. ДАТЧИКИ ИНЖЕКТОРНЫХ И КАРБЮРАТОРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

ДПДЗ (Датчик Положения Дроссельной Заслонки)

Датчик положения дроссельной заслонки(ДПДЗ) в СУД служит для определения степени и скорости открытия дроссельной заслонки. Выходное напряжение ДПДЗ изменяется в зависимости от нажатия педали акселератора и равно 0,3 – 4,8В. В состоянии покоя это напряжение составляет 0,3 – 0,6В, это соответствует 0% открытия дроссельной заслонки.

Эталон. Датчик ОК

Неисправные датчики. Осциллограммы открытия дросселя

Открытие неисправного датчика

Осциллограммы закрытия неисправного датчика

Состояние покоя неисправного датчика

ДПКВ (Датчик Положения Коленчатого Вала)

ДПКВ в ЭСУД служит для определения положения и частоты вращения коленвала для осуществления общей синхронизации системы впрыска. Шкив коленвала имеет 58 зубцов. Точкой отсчета являются два пропущенных зубца на шкиве коленвала. На осциллограмме это место выглядит как резкий скачок напряжения вниз, а потом вверх. При исправном ДПКВ его минимальное напряжение должно быть не менее 6В, максимальное достигает до 250В.

ДМРВ (Датчик Массового Расхода Воздуха, MAF-Sensor)

ДМРВ является датчиком термоанемометрического типа. Устанавливается между воздушным фильтром и дроссельным патрубком. Сигнал ДМРВ представляет собой напряжение постоянного тока, изменяющееся в диапазоне от 1 до 5 В, величина которого зависит от количества воздуха, проходящего через датчик.

Эталон. ОК

Полуживой датчик

Неисправный
датчик

У исправного нового датчика максимальное напряжение должно достигать 4,3 – 4,7В в момент резкого открытия дроссельной заслонки .

ДК (Датчик Кислорода, он же Lambda Zond)

Датчик кислорода служит для правильного определения соотношения воздух-топливо поступающего в цилиндры. В зависимости от напряжения кислородного датчика, ЭБУ корректирует параметры топливо-воздушной смеси по заложенной в нем программе управления. Если ЭБУ определяет топливо – воздушную смесь(ТВС) как бедную, что соответствует низкому выходному напряжению, то он увеличивает время открытого состояния форсунок, если ТВС богатая – высокое выходное напряжение – уменьшает время. При исправном датчике кислорода и СУД диапазон выходного напряжения равен 0,05 – 0,9В.

ДФ (Датчик ФАЗ)

Датчик фаз устанавливается на двигателе ВАЗ-2112 в верхней части головки блока цилиндров за шкивом впускного распредвала. На двигателях 2111(Евро‑2) на заглушке справой стороны. В основу работы датчика заложен эффект Холла. На шкиве впускного распредвала расположен задающий диск с прорезью. Прохождение прорези через зону действия датчика фаз соответствует открытию впускного клапана первого цилиндра. Контроллер посылает на датчик фаз опорное напряжение 12В. Напряжение на выходе датчика фаз циклически меняется от значения близкого к 0 (при прохождении прорези задающего диска впускного распредвала через датчик) до напряжения близкого напряжению АКБ (при прохождении через датчик кромки задающего диска). Таким образом при работе двигателя датчик фаз выдает на контроллер импульсный сигнал синхронизирующий впрыск топлива с открытием впускных клапанов. Сигналы у двигателя 2112 и 2111(Евро‑2) совершенно одинаковые.

ДД (Датчик Детонации, Knock Sensor)

Сигнал ЭБУ МП‑7.0

ДТОЖ (Датчик температуры охлаждающей жидкости)

ДС (Датчик скорости, Speed Sensor)

Датчик скорости служит для получении информации о скорости движения автомобиля для приборной панели и СУД, в которой используется для определения режимов движения автомобиля – ХХ и ПХХ.

В основе его работы заложен эффект Холла. Сигнал, получаемый ЭБУ с датчика скорости, импульсный и зависит от скорости движения автомобил я.

Датчик Холла

Датчик Холла в распределителе зажигания служит для своевременной подачи управляющих импульсов в коммутатор. С выхода датчика снимается напряжение, если в его зазоре находится стальной экран. Если экрана в зазоре нет, то напряжение на выходе датчика близко к нулю.

Более подробная информация о типах датчиков и их классификация приведена на этой странице.

Датчик массового расхода воздуха

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) преобразует значение массы воздуха, поступающего в цилиндры, в электрический сигнал. Контроллер использует информацию от датчика массового расхода топлива воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.
Чаще всего этот датчик расположен между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы.

В зависимости от устройства и принципа действия можно выделить несколько типов датчиков массового расхода воздуха, которые наиболее часто применяются на автомобилях:

механические (флюгерные);
ультразвуковые;
термоанемометрические.

Термоанемометрический датчик массового расхода воздуха применяется на автомобилях ВАЗ и состоит из корпуса, проточного канала с размещенной на входе решеткой-стабилизатором и диффузора. В обводном канале размещены измерительные и термический компенсационные элементы, а также соединительная электрическая колодка.
Датчик установлен во впускном тракте между воздушным фильтром и корпусом дроссельной заслонки.

Через сетку из тонких платиновых нитей (измерительных элементов), нагретых электрическим током до температуры 170 ˚С, проходит весь поступающий в цилиндры двигателя воздух. Чем больше поток, тем выше должна быть сила тока, чтобы поддерживать температуру нитей на постоянном уровне.

Отсутствие регулировочных винтов указывает на то, что данная система управления является адаптивной. Внутренняя электронная схема сконструирована таким образом, что температура измерительной нити остается постоянной, даже если она на 120 ˚С выше температуры поступающего воздуха.

Обобщенная электрическая схема соединений датчика содержит измерительные элементы, термические компенсационные резисторы и блок усиления сигналов, соединенный с контроллером. Выходной сигнал датчика – частотный.

Загрязнение нити может привести к неточному определении параметров горючей смеси. Функция прокаливания нити включается, когда система отключена. В этом случае происходит нагревание нити до 1000 ˚С, что позволяет удалить скопившиеся на ней отложения.

Современные датчики массового расхода воздуха имеют более сложное устройство. Вместо проволоки или сетки, в качестве чувствительного элемента используется тонкая пленка, на которой размещены температурные датчики и нагревательный элемент. В центре пленки находится зона подогрева, степень ее нагрева контролируют температурные датчики.
По обе стороны пленки расположены два дополнительных температурных датчика, т.е. один находится прямо на пути воздушного потока, а второй скрыт за пленкой. Когда автомобиль стоит на месте, температура обоих датчиков одинакова, при движении первый датчик охлаждается входящим потоком воздуха, а второй имеет практически неизменную температуру. Разница температур температурных датчиков пропорциональна массе всасываемого воздуха.

При отказе датчика массового расхода воздуха блок управления переходит в аварийный режим работы, используя для формирования команд длительности впрыска только информацию о положении дроссельной заслонки. В результате возрастает расход топлива, а частота вращения коленчатого вала не опускается ниже 1500 об/мин.
Чтобы проверить исправность датчика, его следует отключить от электрического разъема. Если автомобиль при отключении датчика становится резвее, значит, ДМРВ неисправен.

О сканировании электронных блоков управления и считывании ошибок, в том числе - неисправности датчиков, подробно описано на этой странице.

Датчик скорости

Датчик скорости автомобиля (ДСА) преобразует значение скорости автомобиля в электрический сигнал. Он предназначен для формирования импульсов, количество которых в единицу времени пропорционально скорости автомобиля.

Датчик скорости установлен на коробке передач (сверху), информирует контроллер о скорости автомобиля и имеет средний уровень надежности. Вблизи датчика часто происходит окисление разъемов и проводов.
Выход из строя датчика скорости приводит к тому, что двигатель глохнет при движении в режиме холостого хода, т. е. при закрытой дроссельной заслонке.

Этот датчик при неисправности передает ошибочные данные, что и приводит к нарушению работы не только двигателя, но и других узлов автомобиля. Измеритель скорости автомобиля (ДСА) отсылает сигналы на датчик, который контролирует работу мотора на холостых оборотах, а также управляет потоком воздуха, который обходит дроссельную заслонку. Чем больше скорость машины, тем больше частота этих сигналов.

Основные признаки неисправности датчика скорости:

Отсутствует стабильность холостого хода;
Неправильно функционирует или вообще не функционирует спидометр;
Увеличенный расход топлива;
Снижение приемистости двигателя.

Также блок управления может выдавать ошибку об отсутствии сигналов на ДСА.
Чаще всего неисправность вызывается разрывом цепи, поэтому, прежде всего, нужно проверить ее целостность.

Датчики кислорода

Кислородный датчик (Oxygen Sensor), или, как его еще называют - λ-зонд (лямбда-зонд) - служит для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Благодаря информации, поставляемой электронному блоку управления (ЭБУ) этим датчиком, "мозговой центр" автомобиля может корректировать состав горючей смеси, добавляя или убавляя топливо при необходимости. В системе питания современного автомобиля, как правило, два λ-зонда - диагностический и управляющий.

Датчик кислорода диагностический преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах после нейтрализатора в электрический сигнал.

Датчик кислорода управляющий преобразует значение концентрации кислорода в отработавших газах до нейтрализатора в электрический сигнал.

Кислородный датчик представляет собой своеобразный гальванический элемент (источник электрического тока), размещенный в системе выпуска отработавших газов перед нейтрализатором (в среду горячих газов).
Внешне кислородный датчик напоминает свечу зажигания, имеет резьбовую часть с резьбой 18×1,5 мм, которая вворачивается в трубу системы выпуска отработавших газов, и несколько отходящих от наружного хвостовика проводов.

Чувствительным элементом кислородного датчика является омываемый отработавшими газами керамический наконечник 4 ( см. рис. ), защищенный от механических повреждений металлическим кожухом 5 с прорезями для свободного прохода отработавших газов. Внутренняя часть керамического наконечника омывается атмосферным воздухом, проникающим через щели в корпусе датчика.

Кислородные датчики бывают двух типов: циркониевые и титановые.
Циркониевые кислородные датчики используют керамический элемент на основе оксида циркония ZrO, покрытый платиной – гальванический элемент, меняющий напряжение в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Циркониевые датчики наиболее распространены.

Титановые кислородные датчики используют керамический элемент на основе диоксида титана TiO₂ и представляют собой резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры и наличия кислорода в окружающей среде. Принцип работы титановых кислородных датчиков напоминает принцип работы датчиков температуры охлаждающей жидкости.

Для эффективной работы датчика он должен быть достаточно прогрет (но не перегрет), а также не должен быть загрязнен свинцом и кремнием, содержащимися в выхлопных газах. Для ускорения прогрева датчиков кислорода большинство современных датчиков кислорода оснащаются специальными электрическими подогревательными устройствами.

По сигналам кислородных датчиков контроллер корректирует длительность впрыска, изменяя тем самым состав горючей смеси в цилиндрах двигателя.

Датчик фаз

Датчик фаз или, как его еще называют – датчик положения распределительного вала (ДПРВ), выдает на контроллер сигнал о том, что поршень первого цилиндра находится в верхней мертвой точке (ВМТ) на такте сжатия топливовоздушной смеси. Датчик фаз применяют в системе с последовательным впрыском топлива и устанавливают с левой передней стороны головки цилиндров.

Принцип его действия основан на эффекте Холла. В пазу датчика находится обод стального диска с прорезью. Этот диск закреплен на шкиве впускного распределительного вала. Когда прорезь диска проходит через паз датчика фаз, он выдает на контроллер электрический импульс, соответствующий положению поршня первого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия.

Наиболее характерные признаки неисправности датчика фаз:

во время запуска двигателя, стартер крутится 3-5 сек, потом двигатель запускается и загорается чек на панели приборов, то есть во время запуска, блок управления дожидается показания с датчика фаз;
повышенный расход бензина;
сбои режима самодиагностики при работе двигателя автомобиля;
снижение динамики (приемистости) двигателя автомобиля;
двигатель не заводится.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) преобразует в электрический сигнал значение температуры охлаждающей жидкости и представляет собой термический резистор, размещенный в латунном корпусе. Сопротивление термического резистора изменяется в зависимости от его температуры – чем выше температура датчика (т. е. – чем выше температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения), тем ниже его сопротивление.
Контроллер, принимая сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости, корректирует продолжительность впрыска и угол опережения зажигания.
Датчик температуры охлаждающей жидкости выполняет функцию, аналогичную системе пуска и прогрева в карбюраторном двигателе, обогащая горючую смесь при низкой температуре двигателя.
Кроме того, по сигналу ДТОЖ контроллер управляет включением и выключением электродвигателя вентилятора системы охлаждения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости влияет на важнейшие динамические, пусковые и экономические характеристики двигателя.
Основными признаками его неисправности являются:

включение электродвигателя вентилятора системы охлаждения при низкой температуре и их непрерывная работа;
затрудненный пуск двигателя;
неустойчивая работа и остановка двигателя на холостом ходу;
детонация двигателя;
повышенный расход топлива.

Проверить работоспособность датчика температуры охлаждающей жидкости достаточно просто. Для этого снятый датчик помещают в емкость с водой так, чтобы он не касался стенок и дна емкости. Далее подключают к контактам датчика омметр и начинают нагревать воду, контролируя температуру по термометру.
Контрольные показания должны быть примерно следующими:

Датчик положения коленчатого вала

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) преобразует угловое положение коленчатого вала двигателя в импульсный электрический сигнал, на основании которого контроллер определяет положение коленчатого вала двигателя относительно ВМТ и частоту его вращения. По результатам измерения этих параметров контроллер формирует сигналы управления форсунками и системой зажигания, а также показания тахометра.
Датчик положения коленчатого вала – единственный из всех датчиков, подающих информацию контроллеру, при отказе которого работа двигателя невозможна.
По аналогии с контактной системой зажигания этот датчик выполняет функцию прерывателя, сигнализируя контроллеру о времени подачи искры, однако он формирует, также, сигнал о начале впрыска топлива форсунками.

Существует несколько типов датчика оборотов коленчатого вала:

Магнитные датчики индуктивного типа не требуют для своего потребления особого отдельного источника питания. Для сигнала электронного блока управления индицируется напряжение в определенный момент, когда через магнитное поле проходит зуб синхронизации. Это магнитное поле образуется вокруг датчика. Кроме того, что датчик контролирует обороты коленчатого вала; он также зачастую используется как скоростной датчик.

Конструктивно магнитный ДПКВ представляет собой катушку с большим количеством витков провода, расположенную на магнитопроводе. На коленчатом валу двигателя (со стороны шкива) размещен зубчатый диск, при вращении которого в катушке датчика формируется импульсное напряжение, поступающее в виде информации о положении коленчатого вала к контроллеру.
По внешней окружности диска равномерно выполнены радиальные прямоугольные зубья, при этом один зуб отсутствует. Именно этот паз на диске формирует импульс, указывающий контроллеру о положении коленчатого вала.
Радиальный зазор между зубьями диска и магнитопроводом датчика составляет 1 мм.
Нормальная работа датчика может быть нарушена налипанием на магнитопровод металлических частиц, загрязнением зубчатого диска, увеличением зазора между магнитопроводом и диском и т. п.

Датчик Холла основывается на эффекте Холла, суть которого в том, что если в постоянном магнитном поле разместить металлическую пластину, то при появлении в этом же магнитном поле металлического предмета, в пластине формируется электрический импульс (ток), который может быть использован в качестве сигнала. Потенциал, возникающий между гранями пластины очень слабый, поэтому использование эффекта Холла в датчиках стало возможным лишь недавно, с появлением устройств, способных считывать и усиливать такие импульсы.
В качестве формирователя импульсов используется диск синхронизации, возмущающий магнитное поле вокруг датчика с помощью зубьев, равномерно размещенных на ободе. Датчик оборотов коленчатого вала данного типа также используется для распределения зажигания.

Оптический датчик положения коленчатого вала. В данном типе датчиков диск синхронизации выполняется с зубьями или отверстиями. Сам диск перекрывает поток света, который проходит между светоизлучателем (светодиодом) и светоприемником (фотоэлементом). Приемник перерабатывает полученный поток света в импульс напряжения, который, собственно, и передается в электронный блок управления.

Для проверки работоспособности датчика необходимо проверить наличие сигналов контроллера на любой из форсунок и катушке зажигания.
Практически это можно сделать следующим образом: отсоединить разъемы от форсунки и катушки зажигания, подключить к контактам каждого разъема ламповый пробник (необязательно одновременно, можно поочередно), и прокрутить двигатель стартером. Если нет сигналов ни на форсунке, ни на катушке зажигания, то это в большинстве случаев свидетельствует о неисправности датчика положения коленчатого вала.

Для более точного диагностирования необходимо убедиться в исправности самого контроллера, соединительной проводки и предохранителей цепи. Если же лампа хоть одного пробника будет мигать при вращении коленчатого вала, то это свидетельствует об исправности ДПКВ.
При отсутствии пробника или тестера можно вывернуть свечу зажигания и осмотреть ее. Если она влажная – это свидетельствует о том, что сигнал на форсунку поступает и впрыск происходит, т. е. можно сделать вывод об исправности датчика положения коленчатого вала.
Дальнейшие проверки можно не проводить.

Есть еще один оригинальный способ проверки исправности датчика положения коленчатого вала. Для этого датчик снимают с кронштейна и подключают к нему колодку с проводами. Если при включенном зажигании к магнитопроводящей пластине датчика прижимать, а через некоторое время отнимать металлический (магнитопроводный) предмет (например, гаечный ключ), то будет срабатывать топливный насос, размещенный в топливном баке, что свидетельствует о работоспособности датчика.
Для того, чтобы хорошо слышать работу насоса, во время проверки датчика двери кузова нужно открыть, а заднее сиденье поднять.

Датчик положения дроссельной заслонки

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) преобразует значение угла открытия дроссельной заслонки в электрический сигнал.
Этот датчик работает совместно с датчиком положения педали акселератора, так как контроллер, обрабатывая сигнал от датчика педали, сравнивает его с текущим положением дроссельной заслонки.

Датчик детонации

Датчик детонации жестко закреплен на корпусе двигателя и преобразует величину механических шумов двигателя в электрический сигнал. Контроллер по сигналу датчика детонации производит уменьшение угла опережения зажигания, устраняя при этом детонацию.

Чувствительным элементом датчика детонации является пьезокерамический элемент. Он формирует электрический сигнал, амплитуда и частота которого соответствует амплитуде и частоте вибрации двигателя. Моменту детонации соответствует узкий диапазон сигнала определенной частоты и амплитуды, который обрабатывается контроллером, после чего он корректирует угол опережения зажигания до исчезновения детонации.

Для проверки датчика детонации следует подключить к его контактам милливольтметр (тестер) и ударить по корпусу датчика каким-либо предметом (например, рукояткой отвертки). Тестер должен зафиксировать скачок напряжения. Отказ датчика детонации контролером не парируется.
При управлении автомобилем при заведомо неисправном датчике детонации следует избегать резких увеличений нагрузки на двигатель, своевременно переходить на пониженные передачи при преодолении препятствий, не допуская возникновения звонких детонационных стуков, которые хорошо различимы на слух.

Читайте также: