Не секрет, что от температуры атмосферного воздуха зависит его плотность, а, следовательно — массовое содержание составляющих компонентов (газов) в единице объема. Поскольку воздух, а точнее – содержащийся в нем кислород, необходим для сжигания топлива в цилиндрах двигателя, очень важно знать, какое количество кислорода попало через впускной тракт двигателя в цилиндр. От этого зависит решение электронного блока управления работой двигателя (ЭБУ или попросту – «мозга»), сколько топлива впрыснуть в цилиндр, чтобы оно смогло полностью сгореть, позволив преобразовать теплоту в полезную работу и не выбрасывая в атмосферу вредные продукты неполного окисления.
Известно, что любое (даже самое возгораемое и взрывчатое) вещество не может гореть без кислорода, поскольку сам процесс горения, по сути, является процессом окисления, т. е. соединения элементов или компонентов вещества с кислородом. Но как компьютер (ЭБУ) узнает, сколько кислорода поступило в цилиндры двигателя?
Функция оповещения электронного блока управления о количестве воздуха, поступившего в цилиндры двигателя, возлагается на датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) с учетом информации от датчика температуры всасываемого воздуха (ДТВВ). Поскольку в воздухе содержится примерно 21% кислорода, а зависимость плотности воздуха от температуры является легко определяемой функциональной зависимостью, компьютеру несложно посчитать, какое количество кислорода (в массовых единицах) смогло попасть в цилиндр в процессе такта впуска.
Далее уже проще – зная количество кислорода в цилиндре, ЭБУ определяет оптимальное для данного режима работы двигателя количество топлива, способное обеспечить требуемые динамические и прочие показатели работы двигателя. Блок управления подает команду форсунке на впрыск требуемой порции бензина или дизтоплива, изменяя продолжительность открытого состояния клапана форсунки.
Холодный воздух плотнее теплого или горячего, в единице его объема содержится больше кислорода, следовательно, для поддержания требуемого состава топливовоздушной смеси при низких температурах требуется больше топлива. Поэтому зная температуру воздуха во впускном коллекторе можно получить более точные сведения о количестве кислорода, поступившего в цилиндры, чем опираясь лишь на информацию от расходомера (ДМРВ).
Ранние версии АСУД (электронных систем управления двигателем) содержали расходомеры и датчики массового расхода воздуха, которые (в зависимости от конструкции) могли оповещать ЭБУ лишь косвенно о количестве кислорода, поступившего в цилиндры.
Сначала использовались напорные расходомеры, которые определяли количество проходящего мимо них воздуха по отклонению пластины — «флюгера», связанного с переменным резистором механического типа.
Позже датчики флюгерной конструкции уступили место терморезисторным датчикам, также не позволяющим объективно оценить, сколько кислорода попало в цилиндр при впуске. Терморезисторные датчики определяли количество проходящего сквозь них воздуха по степени остывания нагретой электрическим током специальной нити, обдуваемой потоком воздуха в коллекторе.
Сигналом для ЭБУ служило напряжение, снимаемое с нити, а оно, в свою очередь, зависело от температуры этой нити. Чем сильнее воздушная струя охлаждает нить, тем меньше электрическое сопротивление нити, и выше напряжение выходного сигнала. Терморезисторные расходомеры могли «вводить в заблуждение» ЭБУ в холодное и теплое время года, поскольку холодный воздух зимней атмосферы охлаждал чувствительный элемент (нить) эффективнее летнего воздуха, и компьютер принимал это за бόльшее количество воздуха, поступившего в цилиндры.
Принцип работы терморезисторных датчиков используется и в современных ДМРВ, однако в дополнение к ним придаются датчики, определяющие температуру воздушной струи во впускном коллекторе, и передающие эту информацию в электронный блок управления. Блок анализирует сигналы двух датчиков и делает необходимые выводы о количестве воздуха в цилиндрах.
Датчик температуры всасываемого воздуха (сокращенно ДТВВ, англ. Intake Air Temperature или сокращенно — IAT) позволяет объективнее определить массовое количество кислорода, поступившего в цилиндры двигателя, поскольку благодаря ему ЭБУ способен корректировать информацию от датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) с учетом температуры воздуха, поступившего во впускной коллектор. Оба датчика — ДМРВ и ДТВВ работают в паре, иногда они составляют конструкцию единого (комбинированного) датчика в одном корпусе.
Неисправность датчика температуры воздуха (так же, как и датчика массового расхода воздуха) может напрямую повлиять на динамические, экономические и экологические характеристики двигателя, особенно в холодное время года.
Ошибка датчика температуры воздуха во впускном коллекторе грозит перерасходом горючего или нестабильной работой двигателя.
Рис. 1. Датчики температуры воздуха во впускном коллекторе
Располагается ДТВВ во впускном коллекторе, обычно на корпусе воздушного фильтра или непосредственно за ним. Он может быть выполнен отдельно или составлять общую конструкцию с датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ). Некоторые двигатели могут даже два датчика температуры воздуха (если имеется впускной сплит у коллектора или отдельные всасывающие коллекторы на шести- или восьмицилиндровых V-образных двигателях).
Принцип работы ДТВВ
Температурные датчики в большинстве являются термисторами с высокой чувствительностью электрического сопротивления к температуре. При этом чаще они имеют отрицательный температурный коэффициент — электрическое сопротивление растет при охлаждении термистора, и падает при его нагреве.
Некоторые типы датчиков температуры всасываемого воздуха работают по обратному принципу — с нагревом их электрическое сопротивление уменьшается.
При включении зажигания на датчик подается напряжение (обычно 5 В), электронный блок управления получает обратный сигнал и анализирует его. Величина сигнального напряжения изменяется пропорционально изменению температуры воздуха в коллекторе.
Неисправности датчика температуры всасываемого воздуха
Датчик температуры может быть поврежден из-за чрезмерного давления во впускном коллекторе. Минеральные твердые частицы и нефтяное загрязнение могут стать причиной потери чувствительности индикатора.
Многие проблемы в работе датчиков связаны с плохим напряжением или состоянием электрических контактов внутри прибора. Расположение датчика на двигателе также создает предпосылки плохому контакту проводки или клемм между выводом управляющего сигнала и блоком управления.
Ну и, конечно же, большую роль играет срок эксплуатации датчика – ничего вечного не бывает.
Существует несколько признаков неисправной работы датчика температуры воздуха на впуске.
Среди них можно выделить следующие:
- перебои в работе двигателя на холостом ходу (особенно в холодное время года);
- слишком высокие или низкие обороты двигателя на холостом ходу;
- проблемы с запуском двигателя (в сильные морозы);
- снижение мощности двигателя;
- перерасход горючего.
Проверка датчика температуры всасываемого воздуха
Диагностику датчика температуры воздуха на впуске необходимо выполнять на основе измерения сопротивления и величины электрических сигналов, исходящих от него. Проверку начинают с вычисления сопротивления. Для этого пользуются омметром, сняв датчик с автомобиля, Проверка выполняется отключением питающего и сигнального проводов и подсоединения их к измерительному прибору (мультиметру).
Измерения проводят на холодном и полностью прогретом двигателе.
Рис. 2. Измерение сопротивления датчика тестером
В первом случае сопротивление будет значительным (несколько кОм), во втором — существенно меньше (до одного кОм). В инструкции по эксплуатации датчика, как правило, присутствует таблица или график со значениями сопротивления в зависимости от температуры. Значительные отклонения измеренных параметров от нормативных свидетельствуют о неправильной работе датчика.
Датчик температуры всасываемого воздуха является неразборным прибором, и какая-либо его настройка не предусматривается, поэтому при выходе из строя датчик заменяют на заведомо исправный. При ремонте и обслуживании выполняется лишь чистка контактов, проверка состояния питающих и сигнальных цепей.
При покупке нового датчика необходимо обратить внимание на его параметры, чтобы он подходил для данного автомобиля. В процессе установки ДТВВ необходимо соблюдать аккуратность, чтобы не повредить контакты, иначе устройство выйдет из строя.
С целью экономии средств (новый датчик стоит от 30 до 60 долларов в зависимости от модели) можно попытаться отремонтировать его самостоятельно, заменив термистор датчика на приобретенный в магазине термистор с такими же характеристиками (его цена не превышает 1 доллар).
Для замены термистора потребуется пайка.
После проверки работоспособности датчика проверяются электрические цепи, соединяющие датчик с блоком управления (ЭБУ). Для этого используется омметр, который включается между разъемом температурного датчика и соответствующим контактом отключенного разъема ЭБУ. Проверяется исправность каждого контакта и цепи. Значение сопротивления при измерениях должно быть близким к 0 Ом.
При выполнении данной операции необходима схема расположения контактов датчика и ЭБУ.
Далее проверяется наличие напряжения питания на разъеме при включенном зажигании. Чаще всего величина напряжения должна составлять 5 В, однако у некоторых моделей ДТВВ это значение может отличаться, поэтому необходимо уточнить его нормативное значение в паспортных данных датчика.
Для чистки датчика и его контактов применяется чистящая жидкость (карбклинер, спирт, или другой очиститель). Работать нужно аккуратно, чтобы не повредить внешние контакты датчика.