А нюх как у собаки, а глаз как у орла.

В прошлой статье мы описали работу системы управления двигателем. Сегодня постараемся поближе познакомиться с работающими на благо этой системы датчиками, их функциями и устройством. Включая самое «сладкое» – датчики, востребованные при тюнинге.

Итак, некоторые датчики являются основными, а какие несут дополнительную, но не менее ценную информацию. Существуют так называемые «базовые» датчики: они дают блоку управления понять, что собственно происходит с двигателем. При тюнинге их не трогают, но знать о существовании этих деталей полезно – к тому же, поломка одной из них может вызвать «недомогания» в работе мотора или автомобиля в целом. Поэтому мы свели информацию о «базовых» датчиках в небольшую таблицу. А о самых сложных и полезных в деле перенастройки двигателя датчиках поговорим подробнее.

Представим блок управления в виде «черного ящика». В этот «ящик» стекается информация, обрабатывается и трансформируется в зависимости от заложенного алгоритма в тот или иной исполнительный сигнал. А если информации перестанет поступать? Без датчиков электронный блок управления «слепнет». Такая ситуация не устраивала автопроизводителей, поэтому инженеры научили «мозги» эмулировать работу некоторых датчиков, работать в аварийном режиме. Таким образом, они повысили надежность всей системы управления двигателем в разы. с электролитом в виде керамики из диоксида циркония. Керамика легирована оксидом иттрия, а внешние токопроводящие пористые электроды изготавливают из дорогой платины.

Взвесим воздух?

Оказывается воздух можно взвешивать что твой арбуз! С помощью датчика массового расхода воздуха, известного также под конспиративной кличкой «воздухомер» или иностранным прозвищем MAF sensor. Расположены эти «весы» после воздушного фильтра. По принципу работы делятся на нитевые и пленочные. Измерительный элемент нитевого датчика – нить из платино-иридиевого сплава, на которую подается напряжение. При прохождении тока нить нагревается до 140-180 градусов, после чего основной задачей ДМРВ становится поддержание исходной температуры. В зависимости от скорости и массы воздушного потока будет меняться сопротивление, необходимая для поддержания температуры сила тока, а значит – и напряжение. По колебаниям напряжения и судят о количестве поступившего в двигатель воздуха. Преимущества нитевых расходомеров – великолепная точность (около процента) и высокое быстродействие. Недостатки – относительно небольшой ресурс и высокая себестоимость производства. Всего этого лишено новое поколение расходомеров – пленочных. Вместо нити – платиновая пленка на стеклянной подложке. «Рабочая» температура пленки чуть ниже – 100-110С, погрешность выше – до пяти процентов. Повышение погрешноти удалось компенсировать применением обратной связи, и сейчас пленочные расходомеры полностью вытеснили со сцены нитевые. К общим недостаткам всех расходомеров можно отнести «нежность» измерительного элемента, постоянно ухудшающиеся характеристики и сопротивление, создаваемое воздушному потоку.

Скачет давление?

Датчик абсолютного давления (ДАД, МАР-сенсор). Вы будете смеяться, но у двигателя давление и самочувствие тоже зависят от погоды. Не будем углубляться в тонкости влияния погодных аномалий на работу ДВС, сейчас нас интересует датчик абсолютного давления воздуха, он же ДАД, он же MAP sensor. Он тоже может стать помощником в деле настройки двигателя. В основе – полупроводниковый тензорезистивный элемент, который преобразует абсолютное давление в линейно изменяющийся сигнал напряжения.

МАР и МАF сенсоры выполняют одну работу. Так уж повелось, что ДМРВ чаще применяют на гражданских и малофорсированных двигателях, а ДАД – серьезных спортивных агрегатах. На это есть несколько причин. ДМРВ более точен: на малых и средних оборотах его точность просто прецизионная, это очень важно для выполнения экологических и экономических задач, но капризен (к тому же выступающие чувствительные элементы мешают свободному дыханию мотора). ДАД категоричен и не так любезен с доставшейся информацией, зато быстр, а при больших нагрузках гораздо справедливее и честнее, плюс не имеет привычки путаться под ногами у воздушного потока. Поэтому настраивать систему питания и писать прошивки проще под двигатели, оснащенные ДАД.

Тепло ли тебе

Еще один термометр – датчик температуры выхлопных газов, он же EGT. На стандартных автомобилях не нужен и встречается крайне редко. Обычно ДТВГ устанавливают, когда нет денег на широкополосную лямбду или большой необходимости в ней. Это относительно дешевый и верный способ оценки смесеобразования, ведь по температуре выхлопных газов косвенно судят о составе смеси. Чем выше температура, тем беднее смесь. Особенно опасно обеднение на турбодвигателях при большом бусте и больших оборотах. Порог в тысячу градусов крайне опасен и чреват такими последствиями как самовоспламенение смеси, детонация и разрушение двигателя.

Оценщик

Раз есть работа, кто-то должен ее оценить. Желательно – точные приборы. Для этого в выпускной тракт встроены датчики содержания кислорода или лямбда-зонды (ДК, ЛЗ или Oxygen Sensors). Их бывает два, а на современных V-образных моторах и вовсе четыре. Датчик предназначен для оптимизации состава топливовоздушной смеси. При серьезных работах вроде настройки гоночных моторов вместо него используют полноценный газоанализатор, но стоимость и громоздкость этого оборудования не позволяют поставить его на авто. Поэтому обходимся прибором попроще и измеряем только концентрацию кислорода. Название кислородному датчику дал коэффициент избытка – λ. В идеале λ равняется единице – при этом значении соотношение воздуха и топлива близко к оптимальному значению14,7:1, при котором топливо сгорает полностью. Устроен лямбда-зонд по принципу простейшей батарейки. Один электрод постоянно «нюхает» выхлопные газы, а второй воздух. Но чтобы кислородный датчик заработал, а наша батарейка начала давать напряжение, необходима температура 300 – 400 градусов. Только при такой температуре разница в количестве атмосферного кислорода и несгоревшего кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах выходного напряжения. Поэтому все современные лямбда-зонды оснащены подогревом.

Но другой недостаток лямбда-зондов побороть не удалось: т.н. «переходная характеристика сигнала» у зонда очень крута. В итоге контроллер видит то «слишком богатую», то «слишком бедную» смесь, не понимая, что бывает «нормально богатая» или «нормально бедная». Из-за этого ему надо несколько раз в секунду менять состав смеси, используя лямбда-зонд только как триггер или пороговый элемент. Неужели с этим нельзя ничего сделать? Можно! Спортсмены и профессионалы давно применяют для настройки системы питания и написания программ управления усовершенствованные сенсоры, широкополосные лямбда-зонды. Они дороже «узких» собратьев ($300-400 вместо $50) и требуют специального программного и аппаратного обеспечения. Справедливости ради надо заметить, что существуют альфометры – гибрид из «узкой» «дешевой» лямбды и специального прибора для наблюдения за составом смеси, но его показаниям мы бы не стали слишком доверять – он подходит лишь для дополнительного контроля.