Какие бывают датчики автомобиля

Лекция №8 Автомобильные датчики

Бурный прогресс в области электроники и электротехники за последние годы и десятилетия привел к резкому увеличению количества электронных компонентов в автомобиле. Наряду с гидравликой и пневматикой электроника проникла во все части автомобиля. Отдельные электронные компоненты и комплексные электронные системы становятся все компактнее, дешевле и, вместе с тем, эффективнее. В результате появляются новые возможности использования электроники в автомобиле, позволяющие постоянно расширять объем уже существующих функций. Такой прогресс неизбежно сказывается на организации работы станций технического обслуживания в автомобильной сфере. Объем обычных работ сокращается, и навыки, необходимые для их выполнения, теряют свою значимость. Все большее значение приобретает получение необходимой информации через электронные средства, понимание работы комплексных систем и, в конце концов, проведение правильной диагностики на основании целенаправленных контрольно-измерительных работ. В этой связи должно произойти еще одно преобразование: переход от мышления и понимания отдельных систем до комплексного мышления и понимания системных взаимосвязей. Естественно, что впредь, как и ранее, знание и понимание принципа работы и деталей отдельных систем сохранят свое значения. При этом, однако, необходимо еще знать и понимать соединения и связи с остальными системами.

Электронные системы управления современного автомобиля немыслимы без датчиков. Автомобильные датчики оценивают значения неэлектрических параметров и преобразуют их в электрические сигналы. В качестве сигнала выступает напряжение, ток, частота и др. Сигналы преобразуются в цифровой код и передаются в электронный блок управления, который в соответствии с заложенной программой приводит в действие исполнительные механизмы.

Датчики бывают активными и пассивными. В активном датчике электрический сигнал возникает за счет внутреннего энергетического преобразования. Пассивный датчик преобразует внешнюю электрическую энергию.

Датчики применяются практически во всех системах автомобиля. В двигателе они измеряют температуру и давление воздуха, топлива, масла, охлаждающей жидкости. Ко многим движущимся частям автомобиля (коленчатый вал, распределительный вал, дроссельная заслонка, валы в коробке передач, колеса, клапан рециркуляции отработавших газов) подключены датчики положения и скорости. Большое количество датчиков используется в системах активной безопасности.

В зависимости от назначения различают следующие типы автомобильных датчиков: положения и скорости, расхода воздуха, контроля эмиссии отработавших газов, температуры, давления.

Датчики положения и скорости

Преобразование линейного или углового перемещения контролируемого объекта в электрический сигнал производится с помощью датчиков положения и скорости. В автомобиле используются датчики положения коленчатого вала, положения распределительного вала, положения дроссельной заслонки, уровня топлива, положения педали акселератора, частоты вращения колеса, угла поворота рулевого колеса.

Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. Несмотря на то, что предпочтение отдается бесконтактным датчикам, контактные устройства еще широко применяются. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.

К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами, которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Подвижные контакты перемещаются по длине переменного резистора и изменяют его сопротивление, пропорциональное фактическому перемещению объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.

В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты, и соответствующие им датчики: индуктивные, Виганда, Холла, магниторезистивные, оптические и множество других.

Индуктивный датчик широко используется в качестве датчика положения коленчатого вала. Он содержат постоянный магнит, магнитопровод и катушку. Когда стальной объект (зуб шестерни) приближается к датчику, магнитное поле увеличивается, а в катушке наводится переменное напряжение. В отличие от индуктивных датчиков датчики Виганда не используют постоянный магнит, а активируются внешним магнитом.

Наиболее востребованные бесконтактные датчики построены наэффекте Холла. Суть эффекта заключается в том, что постоянный магнит, связанный с измеряемым объектом, при вращении генерирует напряжение, пропорциональное угловому положению объекта. В датчиках Холла используется несколько схем измерения положения и скорости: вращающийся прерыватель, многополюсный кольцевой магнит, ферромагнитный зубчатый ротор. Для измерения угловой скорости зубчатого ротора применяется дифференциальный датчик Холла – два рядом расположенных измерительных элемента, позволяющих видеть зуб и впадину одновременно.

Магниторезистивные датчики начали применяться сравнительно недавно, но очень популярны. Они построены на магниторезистивном эффекте — свойстве некоторых токонесущих материалов изменять свое сопротивление во внешнем магнитном поле. Различают анизотропные магниторезисторы (АМР) и гигантские магниторезисторы (ГМР). АМР-датчики используют электрическое сопротивление ферромагнитных материалов. Измерительный элемент ГМР-датчика состоит из чередующихся ферромагнитных и немагнитных слоев. Анизотропные магниторезисторы применяются в датчике угла поворота рулевого колеса.

В оптическом датчике для определения углового положения используются светомодулирующий диск с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Диск располагается между светодиодом и фоторезистором. При перемещении (повороте) диска на фоторезисторе вырабатываются электрические импульсы, по которым определяется угол и скорость поворота вала.

Датчики расхода воздуха

Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.

Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха. Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах — терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.

Датчики контроля эмиссии отработавших газов

Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.

Кислородный датчик (другое название – лямбда-зонд) устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает стехиометрический состав топливно-воздушной смеси (т.н. лямбда-регулирование).

На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе из нейтрализатора контролирует его работоспособность и обеспечивает содержание вредных веществ в отработавших газах в пределах установленных норм.

Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива после дополнительного (накопительного) нейтрализатора. Датчик включает две камеры. В первой камере оценивается концентрация кислорода. Во-второй камере происходит восстановление оксидов азота на кислород и азот. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.

Датчики температуры

Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:

Система охлаждения Температуры охлаждающей жидкости Система управления двигателем Температуры воздуха во впускном коллекторе Система климат-контроля

Температуры наружного воздуха;

Температуры воздуха в салоне автомобиля

Система смазки Температуры масла Автоматическая коробка передач Температуры рабочей жидкости

Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.

Датчики давления

В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления, с помощью которых измеряется давление во впускном коллекторе, давление топлива в системе впрыска,давление в шинах, давление рабочей жидкости в тормозной систем, давления масла в системе смазки.

Для оценки давления применяетсяпьезорезистивный эффект, который заключается в изменении сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.

Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Необходимо упомянуть ряд других датчиков: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой пьезоэлектрический элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал.

Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Конструктивно он объединен с датчиком освещенности.

Источник статьи: http://avtic.1c-umi.ru/lekciya_8_avtomobil_nye_datchiki/

Признаки неисправности восьми основных датчиков автомобиля

8 основных датчиков автомобиля: признаки неисправности.

Закончились времена, когда большинство автомобилей были оснащены преимущественно механическими технологиями. В автопромышленность уже давно на смену старым технологиям пришла электроника. Сегодня во всех современных автомобилях двигатель и все системы автомобиля управляются компьютером, который взаимодействует с множеством электронных датчиков. Увы, вместе с приходом новых технологий автомобили стали не только технологически сложны, но и менее надежны по сравнению со своими старыми аналогами. И в первую очередь большинство проблем связаны с неисправностью датчиков. Мы отобрали для вас восемь основных автомобильных датчиков, которые чаще всего выходят из строя.

1. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ/MAF)

В настоящее время существуют в основном два типа датчиков массового расхода воздуха (MAF Sensor): датчики потока воздуха, оснащенные резисторами, и датчики потока воздуха с нагревательной пленкой, покрытой керамическим слоем. Как правило, датчик расхода воздуха устанавливается между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. Данным датчиком оснащаются как бензиновые, так и дизельные двигатели.

Какую функцию выполняет датчик: датчик измеряет количество воздуха, всасываемого двигателем. На основе данных с датчика блок управления двигателем автоматически регулирует количество впрыскиваемого топлива в камеру сгорания, которое смешивается с кислородом.

Признаки неисправности: при выходе из строя расходомера (датчика массового расхода воздуха) компьютер в автомобиле не может определить истинное потребление воздуха, что приводит к дисбалансу топливной смеси (в итоге топливная смесь может быть недообогащенная кислородом или, наоборот, излишне обогащенная). Это неизбежно приводит к нестабильной работе двигателя на холостом ходу, потере мощности, черному дыму из выхлопной системы, детонации, осечкам зажигания, а также повышенному расходу топлива.

При выходе из строя данного датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine».

Датчик давления во впускном коллекторе (МАР Sensor)

Датчик fабсолютного давления всасываемого воздуха, известный также как Manifold Air Pressure Sensor, MAP sensor, – еще один элемент, который используется в электронной системе управления двигателя. Этот датчик замеряет давление всасываемого воздуха. Как правило, датчик устанавливается на впускной коллектор и обычно интегрирован с датчиком массового расхода всасываемого воздуха. В некоторых моделях автомобиля используется единый датчик, который замеряет как количество всасываемого воздуха, так и его давление.

Какую функцию выполняет датчик: определяет абсолютное давление воздуха во впускном коллекторе. Затем датчик преобразовывает данные в сигнал напряжения и отправляет его в блок управления двигателем (ECU). Компьютер автомобиля контролирует необходимую величину впрыска топлива, основываясь на напряжении этого сигнала, поступаемого с датчика.

Признаки неисправности: в случае неисправности датчика давления всасываемого воздуха количество впрыскиваемого топлива в двигатель становится невозможно регулировать правильным образом, из-за чего топливная смесь становится слишком богатой или слишком обедненной, что приводит к ненормальной работе двигателя. В этом случае двигатель будет работать нестабильно на холостом ходу (обороты будут прыгать). Также двигатель может часто глохнуть. Кроме того, могут появиться проблемы с его запуском. Ну и, конечно же, при неисправности данного датчика существенно вырастет расход топлива, несмотря на то что мощность автомобиля, как правило, упадет.

При выходе из строя данного датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine».

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

Существует несколько типов датчиков положения дроссельной заслонки: датчик положения дроссельной заслонки контактного типа (контактный датчик), датчик положения дроссельной заслонки с линейным переменным сопротивлением (бесконтактный датчик) и комплексный датчик положения дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки установлен на дроссельной заслонке и используется для определения степени открытия дроссельной заслонки.

Какую функцию выполняет датчик: датчик определяет положение дроссельной заслонки, сообщая информацию блоку управления двигателем, который регулирует точную дозировку впрыска топлива в камеру сгорания. Благодаря этому достигается оптимальный расход топлива в зависимости от положения педали газа.

Признаки неисправности: ненормально работающий двигатель на холостом ходу (например, слишком высокий или слишком низкий холостой ход, неустойчивый холостой ход) или ненормальное ускорение двигателя (двигатель дрожит во время ускорения, замедленная реакция на ускорение при нажатии педали газа, двигатель глохнет при сбросе газа с высоких оборотов, при движении по ровной дороге с одним положением педали газа наблюдаются рывки и т. д.). Также при неисправности датчика может наблюдаться повышенный расход топлива.

При выходе из строя данного датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine».

Датчик положения распредвала (ДПРВ)

Датчик положения распределительного вала используется для определения углового положения распределительного вала. Модуль управления двигателем (ECU) использует этот сигнал для определения последовательности работы цилиндров двигателя.

Какую функцию выполняет датчик: определение положения распределительного вала двигателя, определение верхней мертвой точки во время такта сжатия в блоке цилиндра. Благодаря датчику контролируется последовательный впрыск топлива и зажигания.

Признаки неисправности: при выходе из строя датчика положения распредвала выходная мощность двигателя уменьшается. Произойдет также сбой зажигания: как правило, при нажатии на педаль газа автомобиль будет дрожать, но разгоняться медленно. Это связано с потерей мощности. Также при выходе из строя датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine». Внимание! При прогреве двигателя индикация может то пропадать, то снова появляться.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Датчик положения коленчатого вала ДПКВ является одним из важнейших датчиков в централизованной системе управления двигателем и незаменимым источником сигнала для подтверждения положения коленчатого вала и частоты вращения двигателя.

Какую функцию выполняет датчик: модель управления двигателем (ECU) использует сигнал с датчика положения коленвала (ДПКВ) для управления количеством впрыска топлива, моментом впрыска топлива, моментом зажигания (угол опережения зажигания), управлением катушкой зажигания, скоростью холостого хода и работой электрического бензонасоса. Благодаря электромагнитному датчику коленвала синхронизируется работа топливных форсунок и зажигания в системе впрыска топлива.

Признаки неисправности: если датчик положения коленчатого вала выходит из строя, блок управления двигателем перестает получать данные, в результате чего программа в компьютере не знает истинное положение коленчатого вала. В целях защиты двигателя впрыск топлива, как правило, не осуществляется, и двигатель глохнет (не всегда и не на всех автомобилях). Также вы не сможете завести двигатель, пока не установите новый датчик. На некоторых машинах при неисправности датчика положения коленчатого вала может наблюдаться неровный холостой ход, потеря мощности, излишняя детонация, двигатель часто глохнет в процессе движения машины.

При выходе из строя данного датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine».

Датчик кислорода (лямбда-зонд)

Данный датчик остаточного кислорода (например, в выпускном коллекторе двигателя) используется во всех современных автомобилях.

Какую функцию выполняет датчик: благодаря данному датчику блок управления двигателем оценивает точное количество топлива, которое не сгорело в камере сгорания блока двигателя. Так, датчик измеряет количество кислорода в выхлопных газах. Показания лямбда-зонда позволяют приготовлять оптимальную воздушно-топливную смесь, а также регулировать количество вредных веществ в выхлопе автомобиля, уменьшая вредное воздействие продуктов сгорания топлива на человека и окружающую природу.

Признаки неисправности: если выходит из строя кислородный датчик, производительность двигателя падает, регулировка воздушно-топливной смеси не осуществляется, холостой ход становится нестабильным, уровень вредных веществ в выхлопной системе становится ненормальным, расход топлива увеличивается, а на свечах зажигания накапливается углерод. Выход из строя кислородных датчиков – весьма распространенное явление. Особенно в автомобилях, которые часто используют этилированный бензин.

При выходе из строя данного датчика на приборной панели может появиться индикатор «Check engine».

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости на самом деле является полупроводниковым термистором. Чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем больше сопротивление. С другой стороны, чем меньше сопротивление, тем горячее антифриз и, соответственно, сам двигатель.

Какую функцию выполняет датчик: используется для определения температуры охлаждающей жидкости в двигателе. Электронный блок управления двигателем корректирует время впрыска топлива и зажигания в соответствии с сигналом, поступающим от температуры охлаждающей жидкости. В случае превышения температуры охлаждающей жидкости электронная система предупреждает водителя об опасности перегрева двигателя. В том числе благодаря датчику компьютер включает вентилятор охлаждения, когда температура охлаждающей жидкости начинает расти больше рабочей температуры двигателя.

Признаки неисправности: когда датчик температуры охлаждающей жидкости выходит из строя (обычно плохой контакт, короткое замыкание, разомкнутая цепь, но в большинстве случаев плохой контакт), на приборной панели, как правило, появляется индикатор неисправности двигателя «Check engine» . Датчик температуры охлаждающей жидкости на приборной панели всегда показывает максимум 120 градусов Цельсия. При этом мощность и тяга двигателя существенно падают, поскольку блок управления двигателем должен включить аварийную программу (есть не во всех моделях автомобилей). При сканировании ошибок с помощью диагностического сканера в электронной системе считается код неисправности P003D. Также, если датчик температуры выходит из строя, автомобиль может испытывать трудности с запуском в холодном состоянии. Кроме того, может наблюдаться ненормальный расход топлива.

Датчик детонации (ДТОЖ)

И, наконец, еще один важный датчик в современных автомобилях, без которого работа двигателя была бы невозможна. Речь идет о датчике детонации, который необходим для контроля степени детонации при сгорании топлива. Датчик устанавливается на блоке цилиндров силового двигателя. Этот датчик – один из важных компонентов системы управления двигателем.

Какую функцию выполняет датчик: датчик детонации используется для обнаружения возникновения детонации двигателя внутреннего сгорания во время сгорания топлива. Сигнал детонации посылается в компьютер, который осуществляет управление двигателем. В соответствии с данными, которые поступают с датчика детонации, блок управления двигателем регулирует угол опережения зажигания.

Признаки неисправности: при выходе из строя датчика детонации двигатель дефлагрирует (наблюдается сильная детонация в работе двигателя). Из-за неисправности датчика зажигание будет неправильным. В том числе будет наблюдаться большой расход топлива, снижение мощности, трудности с запуском и грубая работа двигателя.

Источник статьи: http://1gai.ru/publ/524101-priznaki-neispravnosti-vosmi-osnovnyh-datchikov-avtomobilja.html