Kraniauto.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик регулировки подачи воздуха

Делаем «вечный» датчик массового расхода воздуха на ATiny13

Этот проект появился из-за нежелания покупать бывшую в употреблении около 30 (тридцати) лет деталь за совсем немаленькую сумму в 3000 — 5000 руб. Можно сказать что это будет проба пера в схемотехнике и программировании микроконтроллеров. Если интересно — продолжение под катом.

Осторожно много фото!

Итак, начинаем подпирать велосипеды костылями.

Вводные данные

BMW E30 в кузове купе 1986г с мотором M10B18 (4 цилиндра, 1.8л, инжектор):

Проблемы

1. Чихает
2. Не едет
3. Жрет и не толстеет

Годы в России не пощадили её. Высококачественный бензин, соляные ванны, «пористые дороги». Однако, больше всего ей досталось от бывших хозяев и суровых Русских автомехаников, бессмысленных и беспощадных, производивших ремонты сомнительной необходимости и эффективности. Ярким примером одного из таких ремонтов вы можете полюбоваться на КДПВ. А что это там такое беленькое, все в припое? Это керамическая плата— основная деталь ДМРВ , на нее нанесены пленочные резисторы и дорожка по которой должен бегать подвижный контакт. Как видно на фото она треснула, и некто пытался восстановить ее таким вот варварским методом. Безуспешно. Вот он — корень всех проблем! Тут нужно сказать что ДМРВ является основным датчиком, влияющим на смесеобразование.

Немного теории

Наша машинка оснащена чудом Немецкой промышленности системой распределенного впрыска L-Jetronic.

Система распределенного впрыска L-Jetronic является системой импульсного впрыска с электронным управлением количественным и качественным составом топливно-воздушной смеси. Для обеспечения импульсного впрыска топлива в системе применены форсунки с электромагнитным управлением.

Ну, распределённого — это громко сказано, тут все 4 форсунки соединены параллельно и, соответственно пшикают одновременно, хотя да, это я придираюсь, установлены они каждая напротив своего цилиндра в разных местах впускного коллектора — т.е. распределённо. Мозг здесь довольно глупенький — холостым ходом, зажиганием, прогревочными оборотами не управляет.

Все что ему подвластно — это несколько датчиков и форсунки.

Вернемся к ДМРВ. Здесь установлен электро-механический ДМРВ, в народе именуемый «лопата», очевидно за характерную форму подвижной заслонки.

Принцип действия его довольно прост: воздух потребляемый мотором проходит через входное отверстие, и в зависимости от интенсивности (считай массы воздуха в единицу времени) отклоняет измерительную заслонку на определенный угол. На оси заслонки установлен подвижный контакт, который и бегает по дорожке нашей многострадальной платы из первой картинки.

Варианты решения проблемы:

1. Купить новый ДМРВ — стоит космических денег 35000-60000 руб, сопоставимо со стоимостью авто.
2. Купить БУ ДМРВ — 30 лет эксплуатации, никаких гарантий, стоит 3000 — 5000 руб.
3. Купить новую плату (неоригинал, делают малыми партиями) — цена 300р+пересыл, выглядит так:

Как видно, конструкция отличается от заводской. Надежность под вопросом, в интернете можно найти негативные отзывы о якобы недолговечности сего решения, подтвержденные фотографиями изношенных плат подобного типа.

4. Купить ДМРВ современного типа без движущихся деталей + так называемый конвертер — цена вопроса немного отпугивает, так же необходимо будет адаптировать впускной тракт, наращивать длину патрубков и т. д.

5. Придумать что-то своё.

Для меня выбор был очевиден.

Я решил оставить механическую часть, так как никаких признаков износа не обнаружил. Думаю она прослужит дольше чем остальная машина.

Задача немного упростилась, необходимо преобразовывать угол поворота в напряжение. Хотя нет, постойте, не все так просто… Дело в том что как я уже говорил мозг здесь довольно глупенький и, соответственно на вход он хочет получать максимально готовые данные. Это отразилось в конструкции ДМРВ — график зависимости выходного напряжения от угла поворота оси заслонки нелинеен, и дополнительная сложность — он масштабирован сопротивлением датчика температуры воздуха, который так же встроен в ДМРВ. Соответственно характеристика датчика должна меняться в зависимости от температуры воздуха.

Поиск готового схемотехнического решения не привел к успеху. Проблема с износом ДМРВ подобного типа многих коснулась, много тем на специализированных форумах где на десятках страниц люди обсуждают как же её решить.

Для начала хотелось бы получить данные об угле поворота оси. Переменные резисторы и прочую механику я сразу отбросил, как ненадежные. Оптический датчик — хорошо, но пыль может доставить неприятности, а пыли в дороге хватает. Магнитные датчики — вероятно это то что нужно.

Нашёл вот такой: KMA-200.

С ходу не смог купить его в своей глуши. И случайно наткнулся на вот такой готовый ДПДЗ в котором и применен KMA-200.

В нагрузку получаю магнит с креплением, датчик уже на плате с необходимой обвязкой, покрыт лаком, защищающим от влаги и статики. Нашёл кстати похожий проект.

На выходе у такого датчика напряжение от 0 до 5 вольт зависимость от угла поворота линейная. Нужно как-то преобразовать ее в нужную нам характеристику. Аналоговые схемы в принципе могли бы обеспечить это, но были бы довольно сложны в проектировании и наладке, например какой-нибудь интегратор на операционниках с термокомпенсацией, но это для меня сложновато…

Тут я вспомнил что у меня есть горсть ATiny13, почему бы не использовать их?

Набросал и смоделировал схемку:

Немного о схеме.

  • Микроконтроллер тактируется от внутреннего генератора частотой 8МГц.
  • Использованы 2 канала АЦП, считывается угол поворота оси заслонки и уровень напряжения на резистивном делителе частью которого является датчик температуры.
  • Выходной сигнал ШИМ с частотой около 18кГц

Далее простой фильтр и операционный усилитель LM358 из старой материнки (КУ=1+(330000/100000)=4.3), управляющий полевиком (из той же материнки). Максимальное выходное напряжение = 4.3 * 2.5 = 10,75В.

Зачем полевик спросите вы? А кто его знает отвечу вам я! Лишним не будет. С помощью этой схемы я управлял мощной нагрузкой в виде нескольких автомобильных ламп соединенных параллельно просто для проверки что она это тоже может.

Читать еще:  Как заменить масло в коробке передач гранта

Вообще все детали у меня были в наличии кроме датчика поворота.

Время писать прошивку! Это первая моя прошивка МК, так что конечно все не оптимально, и конечно я выбрал немного странноватый инструмент BascomAVR, в котором писать приходится на каком-то псевдо-кубейсике. Очевидно встроенный туда компилятор не очень оптимизирован, прошивка получается жирная, и полиномиальная интерполяция которую я хотел туда впихнуть к сожалению не влезла. Пришлось реализовать аппроксимацию тремя прямыми отрезками. Почему тремя? Потому что больше не влезло (Bascom + 1 кб flash).

Чтобы выяснить уравнения прямых буквально минут за 10 набросал тупую софтинку в Qt Creator, пошевелил контрольными точками, определился с положением прямых.

Красная линия это искомая характеристика, синяя это аппроксимация прямыми. Далее компиляция и заливка прошивки в эмулятор. Все шевелится так как я и ожидал.

На скорую руку разводим плату и расчехляем лазерный утюг.

Травим, паяем, исправляем косяки разводки (ну куда же без них).

Внимательный читатель и опытный радиолюбитель заметит 2 ошибки которые я допустил при запайке.

Далее включение, проверка основных параметров, и суточная прогонка в разных режимах. Проверка показала что все работает так как и задумывалось. Время сборки и установки на авто.

После настройки подстроечником, машина начинает работать так как и должна, в дальнейшем был проверен расход бензина и динамика, все оказалось в норме, те соответствовало заявленным характеристикам. Машинка каталась на юга из средней полосы России, никаких проблем не появилось.

Я считаю, что первый опыт программирования микроконтроллеров, да в принципе и создания схем, был для меня удачен. Конечно есть огрехи: например выбор среды программирования. В следующем проекте я уже использовал CVAVR, прошивка получается намного компактнее. Выбор микроконтроллера тоже можно было бы назвать не удачным, хотя я его и не выбирал, он у меня был, и было желание его использовать. Сразу по окончанию работы с этим проектом я заказал несколько ATiny85, которые имеют в 8 раз больше памяти, но пока шла посылка эту машину внезапно купили, и ДМРВ так и остался с не идеальным алгоритмом).

Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей

Внедрение: 2018 г.

Государственным университетом «Дубна» совместно с ЗАО «МПОТК «ТЕХНОКОМПЛЕКТ» ведутся прикладные научные исследования по разработке элементов отечественной компонентной базы в области измерительной и регулирующей аппаратуры для транспортных систем, в частности, датчиков массового расхода воздуха (ДМРВ) [1]. На первом этапе данных исследований была разработана оригинальная конструкция датчика массового расхода воздуха, в которой чувствительный элемент выполнен в виде упругой лопасти с размещенными на ней тензорезисторами. Воздушный поток, проходящий через датчик, приводит к отклонению лопасти и соответствующему изменению сопротивления тензорезисторов, которое затем с учетом температуры пересчитывается в массовый расход воздуха.

Были изготовлены десять экспериментальных образцов датчика, конструктивное исполнение которых предусматривает установку в легковые автомобили вместо штатных ДМРВ. Для того чтобы экспериментально определить технические параметры изготовленных датчиков и проверить, соответствуют ли они требованиям ТЗ в полном объеме, был сконструирован и изготовлен специальный стенд с применением модуля E‑502 для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей, внешний вид которого показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Внешний вид стенда для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей [2].

Основной функцией стенда является создание воздушного тракта, включающего исследуемый и эталонный датчики, в котором скорость и температура пропускаемого через датчики воздуха регулируется в заданных пределах. По отношению к воздушному потоку, датчики включены последовательно и расположены на минимальном расстоянии один от другого, что обеспечивает одинаковый массовый расход воздуха через них. Кроме того, выходной сигнал разработанного датчика унифицирован с выходными сигналами существующих ДМРВ, а скорость и температура воздуха задаются при помощи компьютера с прикладным ПО.

Аэродинамическая система стенда включает в себя вентилятор K3G097‑AK34‑65, который создает поток воздуха с требуемым напором и расходом, и совокупности гофрированных воздухоподводящих шлангов для соединения вентилятора с датчиками (калибруемым и эталонным).

Блок задания температуры включает в себя радиатор, через который прокачивается поток воздуха, в сочетании с охладителем-нагревателем, к которому для получения низких температур подсоединяется система охлаждения с жидким азотом, а для получения высоких температур обмотка нагревателя подключается к источнику питания. Также для поддержания температуры на заданном уровне в состав этого блока входит ПИД-регулятор ТРМ210 ОВЕН.

Блок измерений стенда выполнен на основе измерительного преобразователя напряжения E‑502, который принимает и обрабатывает сигналы, поступающие с калибруемого и эталонного датчика, и пересылает их в ПК через USB-кабель. ПК функционирует под управлением операционной системы MS Windows 7; в нем установлено ПО преобразователя E‑502 L‑Card и программный пакет LabView, обеспечивающий наглядное представление информации в графическом виде, запись результатов измерений на жесткий диск компьютера с возможностью последующего анализа, а также автоматизацию проведения измерений.

В окне управления стендом, реализованным на LabView (рисунок 2), отображаются временные зависимости выходного сигнала с исследуемого и эталонного датчиков (в качестве эталонного здесь используется ДМРВ Bosch), с возможностью разворота каждой из них на большем графике для удобства анализа.

Рисунок 2. Окно управления стендом, реализованное на LabView [2].

В методике калибровки датчиков проверяемый и эталонный датчики закрепляются на стенде и подключаются к блоку измерений. Далее через датчики пропускается поток воздуха от вентилятора, регулируемый с желаемым шагом (например, 10 %) от минимального до максимального значения. После установки каждого уровня выжидается, пока воздушный поток стабилизируется на заданном уровне, и производится измерение сигналов проверяемого и эталонного датчиков. По полученной разности сигналов производится калибровка проверяемого датчика. Использование данной методики позволяет сократить продолжительность калибровки и испытаний датчиков массового расхода воздуха.

Читать еще:  Замена пыльника рулевой рейки калина без снятия

Источники:
1. Крюков Ю.А., Михеев М.А., Иванов В.В., Наумов О.Е. Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке: сборник статей по материалам XXIV международной науч.-практической конференции № 15 (23). – Новосибирск: СибАК, 2018. – С. 43‑49.

Ford Mondeo «Мэл» › Бортжурнал › ДМРВ/MAF (датчик массового расхода воздуха)

Всем всего, давненько я что-то не вещал на данной площадке, причин тому довольно много, лень в основном ,ну попробую вам рассказать о такой занимательной штуке как ДМРВ он же MAF в простонародье расходомер, для чего это зачем и как оно работает.

Основная задача данного устройства, прибора, датчика (нужное подчеркнуть) регулировать уровень подачи воздуха в цилиндры двигателя.
но внимательный читатель технарь школьник скажет что я 3,14здабол ведь этим занимается дроссель, поэтому ниже напишу некоторую корректировку:

MAF имеет определяющее значение в правильном выполнении процесса дозировки смешения топлива и воздуха при образовании горючей смеси. Его сигнал в сочетании с сигналами от лямбда-зонда, ЭБУ преобразует в цифровые данные необходимые для вычисления нужного для впрыска в камеры сгорания объема топлива.

Одна из распространенных видов конструкции датчик массового расхода воздуха – основана на нагретой проволоке. А другой, не менее популярный расходомер устроен на основе флюгерной заслонки. и самый редкий пожалуй из них это на основе вихревого кармана.

Рассмотрим каждый из них:

Датчик массового расхода воздуха на базе флюгерной заслонки

Флюгерная заслонка, под воздействием силы входящего потока воздуха, сдвигается, растягивая возвращающуюся пружину до соответствующего угла. В это время потенциомером проводится оценка уровня электрического напряжения входящих потоков. Вдобавок к этому, при помощи температурного сенсора проводятся замеры температуры впускаемого воздуха. Таким образом контролируется объём впускаемого воздушного потока.

Датчик массового расхода воздуха на основе нагретой проволоки:

По проволоке пускают электрический ток, из-за чего проволока нагревается (Устройство работает по принципу электрического обогревателя). Когда в датчик попадает поток воздуха, воздух охлаждает проволоку и значение сопротивления меняется. Вследствие этого, меняется напряжение, и температурные сенсоры регулируют объём впускаемого воздуха.

Датчик массового расхода воздуха на основе вихревого кармана:

Потоки воздуха поступают в корпус датчика через воздушный фильтр, эти потоки, проходя через сетку перемены направления тока, становятся постоянными. В это время при прохождении через вихреобразовательный элемент датчика, образуется вихревой карман. Давление этого вихря приводит его к зеркальной пластине (элемент, покрытый тонким слоем металлической фольги), которая начинает колебаться в такт потокам воздуха. Подобные колебания обнаруживают светодиоды LED (подсветка) и фототранзисторы, тем самым контролируя потоки воздуха.

Расходомеры воздуха могут различаться по конструкции и способу измерения. Узлы устаревшей на данный момент конструкции построены на основе трубки Пито. Это лопаточные расходомеры, в основе которых лежит мягко закрепленная пластинка, которая отгибается под напором воздуха. На степень изгиба реагирует потенциометр, изменяющий в зависимости от этого свое сопротивление и таким способом измеряет силу воздушного потока.

Более современными считаются устройства с термоанемометрическими измерителями. Принцип действия у таких расходомеров следующий: в устройстве смонтирован платиновый теплообменник. Чем больше воздуха проходит через прибор и попадает на теплообменник, тем больше энергии затрачивается на сохранение разности температур между ними. Поскольку теплообменник представляет собой крайне тонкую пластинку, отложения, неизбежно появляющиеся на ней, серьезно влияют на качество измерений. Чтобы избежать этого, после каждой остановки двигателя пластина мгновенно разогревается до 1000 градусов, сбрасывая все лишнее, но тем не менее периодически чистить MAF все-же нужно.

Самыми современными являются устройства с пленочными измерителями. Здесь применены кремниевые измерительно-нагревающиеся элементы с платиновым напылением.

Расположение датчик массового расхода воздуха

Располагаются расходомеры воздуха стандартно для подавляющего большинства моделей ДВС – между дроссельной заслонкой и воздушным фильтром.

Сейчас наблюдается тенденция к отказу от расходомеров, что можно видеть в новейших моделях от лидеров мирового автопрома, где вместо них используются устанавливаемые во впускных коллекторах датчики абсолютного давления, про данный датчик расскажу Вам в следующей статье.

Неисправности расходомера воздуха

Причинами поломки ДМРВ в большинстве случаев становится засорение или механическое повреждение устройства. Так, лопаточные расходомеры ломаются из-за масляного засорения или поломки токопроводящих деталей.

Признаками поломки прибора являются:
— Нестабильный холостой ход или изменение его параметров (повышение или снижение оборотов);
— Снижение динамики набора скорости;
— Появление провалов в работе двигателя;
— Рост расхода топлива.

Кроме того что значительно вырастает расход топлива (ЭБУ находится в аварийном режиме и полагается на данные от Дроссельной заслонки) бывают случаи, когда двигатель из-за сломавшегося расходомера не заводится вовсе. Такая же ситуация происходит, если вы поставили датчик от другой модели автомобиля(хотя иногда действительно можно подобрать более дешевый аналогичный от других моделей).

В современных автомобилях еще до того, как поломка расходомера приведет к ощутимым изменениям в работе двигателя, бортовая диагностическая система будет сигнализировать о неисправности (будет гореть лампочка «чек» двигателя). В таком случае необходимо считать код ошибки и обнаружить причину поломки.

Учитывая то, что MAF условно ремонтопригоден, чаще всего при поломке его просто заменят, да и ремонт как правило сводится прозвонке цепи на предмет обрыва, ну и чистке. Что касается попадания масла на рабочие поверхности их достаточно очистить с помощью аэрозоля для чистки карбюратора. Во всех остальных случаях чаще всего требуется замена.

Читать еще:  Замена шатунно поршневой группы

ну вообщем то и все, Всем спасибо за внимание, ставим лайки если понравилось накатаю еще про что нибудь)

Как проверить ДМРВ мультиметром или в движении: симптомы неисправности

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ или расходомер) является важной деталью автомобиля, от исправной работы которой зависит мощность двигателя и его расход топлива. Обнаружить его можно под капотом машины, где он располагается между воздушным фильтром и воздушным патрубком, направленным к дроссельной заслонке. Задачей ДМРВ является измерение количества воздуха, проходящего в цилиндры, и передача данной информации электронному блоку управления, то есть «мозгам» машины. На основе данных датчика массового расхода воздуха блок управления принимает решение о необходимости увеличения или уменьшения подачи воздуха в горючую смесь.

При выходе из строя датчик массового расхода воздуха практически никогда не ремонтируется, а просто меняется на новый. Его устройство довольно простое, и он состоит из корпуса, в который помещен прибор для измерения затрат воздуха – термоанемометр. Достаточно повредить диагностическое устройство в процессе демонтажа ДМРВ или его очистки, и потребуется замена всего датчика. Выйти из строя он может также при большом сроке службы, но убедиться в его неисправности можно только после проверки.

Симптомы неисправности датчика массового расхода воздуха

Перед тем как приступать к проверке ДМРВ, необходимо понять по первичным симптомам, что он неисправен. О проблемах с датчиком могут говорить следующие симптомы:

    На приборной панели машины горит значок «Проверить двигатель» (Check Engine);

  • Машина начала тратить больше топлива, при этом динамика ее разгона снизилась;
  • Холостые обороты изменились в большую или меньшую сторону. Двигатель работает «на холостых» рывками;
  • Мотор не запускается.
  • Приведенные выше симптомы указывают, что воздух подается в горючую смесь не в том объеме, в котором необходимо. При этом данная проблема может наблюдаться не только при выходе из строя ДМРВ. В частных случаях неисправность может быть связана с отсутствием питания датчика по электропроводке или при появлении трещин в соединительных шлангах.

    Как проверить ДМРВ на исправность

    Имеется несколько основных методик проверки датчика массового расхода воздуха, которые позволяют убедиться в его неисправности.

    Проверка ДМРВ в движении

    Самый простой способ диагностики расходомера – это анализ работы двигателя при принудительном отключении датчика. Проверка происходит следующим образом:

      Необходимо открыть капот и отключить разъем с датчика массового расхода воздуха. После этого закройте капот;

  • Далее сядьте за руль машины и заведите мотор. Автомобиль должен начать работать в аварийном режиме, при котором будет гореть лампочка Check Engine. В такой ситуации количество воздуха в топливной смеси будет определяться в зависимости от положения дроссельной заслонки;
  • Попробуйте проехаться на автомобиле и обратите внимание на его динамику в сравнении с тем, как машина работала до отключения ДМРВ. С выключенным датчиком машина должна стать «живее», то есть быстрее разгоняться. Если это так, то можно с уверенностью говорить о проблемах с датчиком массового расхода воздуха.
  • Крайне не рекомендуется долго эксплуатировать автомобиль с отключенным ДМРВ.

    Проверка ДМРВ мультиметром

    Диагностировать проблему с датчиком можно при помощи мультиметра. Для этого необходимо сперва разобраться с конструкцией устройства и его «распиновкой», то есть распайкой проводов по плате. Из датчика массового расхода воздуха выходит 4 провода. В зависимости от модели ДМРВ и производителя, их цвета могут различаться, но в большинстве случаев они следующие:

    • Розовый (или розово-черный): провод к главному реле;
    • Зеленый: провод к заземлению;
    • Серый: провод к питанию;
    • Желтый: вход сигнала.

    Для проверки датчика массового расхода воздуха мультиметр необходимо выставить в режим измерения постоянного напряжения и установить предел до 2 Вольт. Далее потребуется включить зажигание, но не заводить мотор. Когда это будет сделано, подключите красный щуп мультиметра к входу сигнала датчика (желтому проводу), а черный щуп к заземлению (зеленому проводу). Сделать это можно не «оголяя» провода, просунув щупы диагностического устройства сквозь резиновый уплотнитель разъема.

    По результатам измерения можно сделать выводы о состоянии датчика:

    Полностью исправное устройство (новое): 0,996 – 1,01 Вольт;

  • Датчик в хорошем состоянии, но уже поработал: 1,01 – 1,02 Вольт;
  • Датчик давно работает, но еще исправен: 1,02 – 1,03 Вольт;
  • Скоро потребуется замена ДМРВ: 1-03 – 1,04 Вольт;
  • Расходомер близок к выходу из строя, но продолжает справляться с задачами: 1,04 – 1,05 Вольт;
  • Датчик необходимо менять: 1,05 Вольт и выше.
  • Некоторые современные бортовые компьютеры позволяют смотреть напряжение на датчике массового расхода воздуха. В таких ситуациях можно обойтись без мультиметра.

    Визуальный осмотр ДМРВ

    Опытные автомобилисты могут определить неисправность датчика массового расхода воздуха по его внешнему виду. Первым делом необходимо снять ДМРВ, а далее его внимательно осмотреть. Признаками неисправности является попадание жидкости в воздушный патрубок и датчик ДМРВ (или наличие механических повреждений).

    Чаще всего жидкость может оказаться в датчике по следующим причинам:

    • Повышенный уровень масла в картере. В такой ситуации в датчик попадает масло;
    • Забитый маслоотбойник системы вентиляции картера;
    • Несвоевременная замена воздушного фильтра, из-за чего грязь попадает на термоанемометр ДМРВ.

    Самым простым и надежным способом диагностировки проблем с датчиком массового расхода воздуха является его замена на рабочее устройство. Например, можно снять подходящий рабочий датчик с другого автомобиля, установить его и убедиться, что стабилизировалась работа двигателя. В такой ситуации можно сразу идти покупать новый датчик без диагностики его мультиметром или другими способами.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector