Ο αισθητήρας απόλυτης πίεσης πολλαπλής εισαγωγής (MAP) είναι ένας σηµαντικός αισθητήρας του ηλεκτρονικού συστήµατος έγχυσης και διαχείρησης του κινητήρα. Είναι ένας «µετρητής πίεσης» που µετατρέπει την πίεση που µετράται στην πολλαπλή εισαγωγής σε ηλεκτρικό σήµα που ενηµερώνει την ηλεκτρονική µονάδα ελέγχου του κινητήρα.
Το σύστηµα διαχείρησης του κινητήρα χρειάζεται δύο βασικές πληροφορίες γιά να πραγµατοποιήσει τη βασική δοσοµέτρηση: τις στροφές που λειτουργεί ο κινητήρας και το φορτίο του κινητήρα.
Το σήµα για τον υπολογισµό του φορτίου στο πρώτο ηλεκτρονικό σύστηµα ψεκασµού, το Electrojector της Bendix, προερχόταν από αισθητήρα που µετρούσε την υποπίεση στην πολλαπλή εισαγωγής. Ο αισθητήρας υποπίεσης πολλαπλής εισαγωγής (Manifold Vacuum Sensor) αποτελείται από ένα ποτενσιόµετρο, ο άξονας του οποίου συνδέεται µε ένα έµβολο µε ελατήριο µέσω ενός µηχανισµού στροφάλου. Ο κύλινδρος, µέσα στον οποίο κινείται το έµβολο, συνδέεται µε την κάτω πλευρά του σώµατος της πεταλούδας. Καθώς το κενό της πολλαπλής αυξάνει, το έµβολο κινείται ενάντια σε ένα βαθµονοµηµένο ελατήριο και η κίνηση ολίσθησης του εµβόλου µετατρέπεται σε περιστροφική κίνηση του άξονα του ποτενσιόµετρου. Το αναλογικό σήµα µεταβολής τάσης δίνει την πληροφορία φορτίου στην ηλεκτρονική µονάδα ελέγχου.
Ο αισθητήρας ΜΑΡ (Manifold Absolute Pressure) αποτελεί εξέλιξη του προηγουµένου. Τοποθετείται σε βενζινοκινητήρες από το 1985 και από το 1885 και σε συστήµατα διαχείρησης πετρελαιοκινητήρων.
Ο αισθητήρας ΜΑΡ σε έναν βενζινοκινητήρα µετρά την υποπίεση που επικρατεί στην πολλαπλή εισαγωγής και το σήµα του η ηλεκτρονική µονάδα ελέγχου το χρησιµοποιεί σαν πληροφορία φορτίου του κινητήρα.
Στους πετρελαιοκινητήρες µετρά την πίεση και το σήµα του το χρησιµοποιεί η µονάδα ελέγχου του κινητήρα για να διαµορφώσει τη στρατηγική ρύθµισης του turbo.
Ο όρος MAP προέρχεται από τις λέξεις «Manifold Absolute Pressure», που σηµαίνει αισθητήρας που µετρά την απόλυτη πίεση µέσα στην πολλαπλή εισαγωγής του κινητήρα. Όταν ο ίδιος αισθητήρας µετρά υπερπιέσεις, αν και ίδιος σε δοµή και λειτουργία, από πολλούς κατασκευαστές ονοµάζεται Boost Pressure Sensor.
Ο αισθητήρας ΜΑΡ τοποθετείται επάνω στον σωλήνα που φέρει τον αέρα εισαγωγής, µετά την πεταλούδα του γκαζιού. Μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε στον χώρο του κινητήρα, εναλλακτικά, και να επικοινωνεί µε τον σωλήνα του αέρα εισαγωγής, µε ένα εύκαµπτο σωληνάκι.
Η δομή
Ένας αισθητήρας MAP (Manifold Absolute Pressure) αποτελείται συνήθως από ένα αισθητήριο στοιχείο, ένα κύκλωμα ενισχυτή και μια έξοδο σήματος. Το αισθητήριο στοιχείο είναι συνήθως ένα λεπτό διάφραγμα από πυρίτιο, το οποίο εκτίθεται στην πίεση της πολλαπλής εισαγωγής μέσω μιας μικρής θύρας. Καθώς η πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής αλλάζει, το διάφραγμα παραμορφώνεται, προκαλώντας αλλαγή στην αντίσταση ή την χωρητικότητα που είναι ανάλογη με την πίεση.
Το κύκλωμα του ενισχυτή ενισχύει το σήμα από το αισθητήριο στοιχείο και το μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα που μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία από τη μονάδα ελέγχου κινητήρα. Η έξοδος σήματος μπορεί να είναι αναλογική ή ψηφιακή, ανάλογα με το σύστημα ελέγχου κινητήρα του οχήματος. Το αισθητήριο στοιχείο του αισθητήρα MAP είναι πιεζοηλεκτρικού τύπου.
Μέσα στον αισθητήρα MAP υπάρχει ένας σφραγισμένος θάλαμος που έχει ελεγχόμενη πίεση και είναι βαθμονομημένη για τον κινητήρα και ο άλλος είναι ο θάλαμος κενού ο οποίος συνδέεται με την πολλαπλή εισαγωγής του κινητήρα με εύκαμπτο σωλήνα ή άμεση σύνδεση.
Οι δύο αυτοί θάλαμοι διαχωρίζονται από μία εύκαμπτη κεραμική μεμβράνη – διάφραγμα πάνω στην οποία υπάρχουν πιεζοαντιστάσεις. Οι διαφορές στην πίεση λυγίζουν την μεμβράνη προς τα επάνω στον σφραγισμένο θάλαμο, προκαλώντας αλλαγή της αντίστασης των πιεζοαντιστάσεων. Την τιμή αυτή την επεξεργάζεται ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα και δημιουργεί ένα σήμα μεταβολής τάσης ανάλογα με την επικρατούσα υποπίεση.
Ο αισθητήρας τροφοδοτείται από την ηλεκτρονική μονάδα με τάση αναφοράς 5 V. Καθώς μεταβάλλεται η αντίσταση των πιεζοαντιστάσεων, μεταβάλλεται και η τάση εξόδου από τον αισθητήρα. Στον αισθητήρα ΜΑΡ, η ταχύτητα του χρόνου απόκρισης είναι όμοια περίπου με την ταχύτητα του μετρητή μάζας αέρα με θερμό σύρμα, περίπου δηλαδή 2msec.
Με το άνοιγμα του κλειδιού και πριν από την εκκίνηση του κινητήρα, δεν υπάρχει κενό στην πολλαπλή εισαγωγής, και ο αισθητήρας μετρά την ατμοσφαιρική πίεση. Το σήμα προς την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου γίνεται μια ένδειξη της βαρομετρικής πίεσης που βοηθά στον προσδιορισμό της πυκνότητας του αέρα. Την τιμή αυτή την αποθηκεύει η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου στη μνήμη RAM και την χρησιμοποιεί κατά την διάρκεια του κύκλου οδήγησης ως τιμή αναφοράς. Έτσι υποκαθίσταται το σήμα από τον αισθητήρα baro.
Τύποι αισθητήρων
Ανάλογα με τον τύπο του σήματος οι αισθητήρες ΜΑΡ χωρίζονται σε αισθητήρες:
- Με αναλογική έξοδο, οι οποίοι δίνουν σήμα μεταβολής τάσης, και – χρησιμοποιείται ευρέως. Η τάση του είναι ανάλογη με το φορτίο του κινητήρα.
- Με ψηφιακή έξοδο που δίνουν σήματα τετραγωνικού παλμού με συγκεκριμένη συχνότητα. Όταν το φορτίο αυξάνεται, η συχνότητα αυξάνεται επίσης και ο χρόνος που μετράται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ανάλογα με το εύρος πίεσης που μπορούν να μετρήσουν οι αισθητήρες ΜΑΡ χωρίζονται σε αισθητήρες που μετρούν:
- Μόνο υποπίεση, δηλαδή πιέσεις κάτω από την ατμοσφαιρική (0 – 1 Bar) και χρησιμοποιούνται σε βενζινοκινητήρες χωρίς υπερπλήρωση.
- Μόνο πίεση, δηλαδή πιέσεις μεγαλύτερες (1 – 3 Bar) από την ατμοσφαιρική (boost pressure) και χρησιμοποιούνται σε βενζινοκινητήρες ή πετρελαιοκινητήρες με υπερπλήρωση.
- Υπερπλήρωση και υποπίεση, δηλαδή πιέσεις άνω και κάτω από την ατμοσφαιρική (0 – 3 Bar) και χρησιμοποιούνται σε βενζινοκινητήρες με υπερπλήρωση.
Συχνά στον αισθητήρα ΜΑΡ ενσωµατώνεται και ένας αισθητήρας θερµοκρασίας για τον εισερχόµενο αέρα. Τότε ο αισθητήρας ονοµάζεται Τ-ΜΑΡ ή ΜΑΡ-Τ και έχει τέσσερα καλώδια.
Ανάλογα με τον αριθμό των ακροδεκτών οι ΜΑΡ χωρίζονται σε αισθητήρες:
- Με 3 επαφές: τάση αναφοράς (5V) – γείωση – σήμα.
- Με 4 επαφές που ενσωματώνουν και αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα: τάση αναφοράς (5V) – γείωση – σήμα φορτίου – σήμα θερμοκρασίας αέρα.
Συνδεσμολογία αισθητήρα ΜΑΡ
Ο σίγουρος τρόπος για την αναγνώριση των καλωδίων σε ένα αισθητήρα ΜΑΡ είναι από το ηλεκτρικό σχέδιο του αυτοκινήτου. Από εκεί φαίνεται ποιο καλώδιο πάει σε κάθε επαφή, τι χρώμα είναι και ποια είναι η διατομή του καλωδίου. Εάν δεν έχουμε πρόσβαση στο ηλεκτρικό σχέδιο για ένα αυτοκίνητο, πρέπει να μετρήσουμε για να βρούμε ποιο είναι το κάθε καλώδιο.
Ένας απλός αισθητήρας ΜΑΡ θα έχει 3 καλώδια. Το ένα θα είναι η τάση αναφοράς των 5ν από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Ένα θα είναι η γείωση και ένα θα φέρει το σήμα προς την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.
Με ανοικτό κλειδί, με την βοήθεια ενός κλέφτη, μετράμε την τάση στα καλώδια. Στο καλώδιο που αντιστοιχεί στην τάση αναφοράς, θα διαβάσουμε 5ν, στην γείωση 0ν και στο καλώδιο που αντιστοιχεί στο σήμα θα διαβάσουμε κάποια τιμή τάσης μεταξύ 0,5 και 4ν.
Σε πολλούς αισθητήρες ΜΑΡ υπάρχει ενσωματωμένος και αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα. Σε αυτή την περίπτωση ονομάζουμε τον αισθητήρα Τ-ΜΑΡ ή ΜΑΡ-Τ. και τα καλώδια είναι 4. Ένα επί πλέον για τον αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα. Οπότε έχουμε 2 καλώδια σήματος. Ένα για την πίεση και ένα για την θερμοκρασία του αέρα.
Εάν βγάλουμε το φις του αισθητήρα, με ανοικτό το κλειδί του αισθητήρα, το καλώδιο αυτού, της θερμοκρασίας αέρα, θα δείξει 5ν. έτσι μπορούμε να ξεχωρίσουμε τα καλώδια.
Επίσης, με τον κινητήρα σε λειτουργία, το σήμα του αισθητήρα πίεσης μεταβάλλεται πατώντας το γκάζι, ενώ το σήμα της θερμοκρασίας του αέρα, δεν θα μεταβάλλεται. Η μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα γίνεται αργά. Αντίστοιχα, με το κλειδί ανοικτό, φυσώντας τον αισθητήρα με πιστόλι θερμού αέρα θα υπάρχει μεταβολή στο σήμα της θερμοκρασίας, αλλά όχι σε αυτό της πίεσης.
Υπάρχουν αισθητήρες ΜΑΡ όπου το σήµα δεν είναι αναλογικό (µεταβολή τάσης) αλλά ψηφιακό (µεταβολή συχνότητας). Σε αυτή την περίπτωση, γυρίζουµε το πολύµετρο σε µέτρηση συχνότητας και βλέπουµε σε ποιο καλώδιο υπάρχει µεταβολή συχνότητας.
Ακόμη και εάν υπάρχει το ηλεκτρικό σχέδιο, ο έλεγχος με την παραπάνω διαδικασία αξίζει να γίνεται. Πρέπει να είσαστε σίγουροι για την συνδεσμολογία. Ιδιαίτερα εάν κάτι δεν πάει καλά με τις μετρήσεις σας, βεβαιωθείτε για τη σωστή συνδεσμολογία. Η λάθος αναγνώριση των καλωδίων είναι από τις σημαντικότερες αιτίες κακής διάγνωσης.
Οι βλάβες
Οι αισθητήρες MAP είναι ευαίσθητοι στη μόλυνση. Οι κυριότερες αιτίες που προκαλούν βλάβη σε αισθητήρες ΜΑΡ είναι η σκόνη, το νερό και το λάδι. Εάν ο αισθητήρας ΜΑΡ χρησιμοποιεί εύκαμπτο σωλήνα, αυτός μπορεί να βουλώσει ή να έχει διαρροή και να μην μπορεί να διαβάσει τις αλλαγές πίεσης. Γι’ αυτό σε περίπτωση βλάβης του αισθητήρα ΜΑΡ ελέγχουμε πάντα την κατάσταση του φίλτρου αέρα, την στεγανότητα του συστήματος εισαγωγής, τις αναθυμιάσεις του κινητήρα και το turbo, για τυχόν διαρροές λαδιού.
Οι κραδασμοί από την οδήγηση μπορεί να χαλαρώσουν τις επαφές στην φίσα και να προκαλέσουν εξωτερική ζημιά. Το φις μπορεί επίσης να λιώσει ή να σπάσει από υπερθέρμανση. Σε οποιοδήποτε από αυτές τις περιπτώσεις ο αισθητήρας MAP θα πρέπει να αντικατασταθεί καθώς δεν είναι επισκευάσιμος.
Ένας ελαττωματικός αισθητήρας MAP συνήθως, ενεργοποιεί την προειδοποιητική λυχνία (check engine ή MIL) και θα προκαλέσει:
- Δυσκολία στην εκκίνηση,
- Τραχύ ή ακανόνιστο ρελαντί,
- Πειράκια,
- Πλούσιο μίγμα με υψηλές εκπομπές υδρογονανθράκων, ή και καπνό
- Αυξημένη κατανάλωση καυσίμου
- Χαμηλή απόδοση κινητήρα
Σε περίπτωση βλάβης του αισθητήρα ΜΑΡ η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου καταγράφει κωδικό βλάβης, και ενεργοποιεί στρατηγική ανάκτησης με σταθερή τιμή που διαφέρει ανάλογα με το σύστημα διαχείρισης.
Κωδικοί βλάβης
Ακολουθεί μια λίστα κωδικών που σχετίζονται με τον αισθητήρα MAP:
- P0068: MAP/MAF – Συσχέτιση θέσης πεταλούδας
- P0069: Συσχέτιση Απόλυτης Πίεσης πολλαπλής και Βαρομετρικής Πίεσης
- P0105: Βλάβη κυκλώματος αισθητήρα πίεσης πολλαπλής εισαγωγής – MAP
- P0106: Αισθητήρας απόλυτης πίεσης πολλαπλής εισαγωγής – (Σήμα εκτός παραμέτρων λειτουργίας)
- P0107: Αισθητήρας απόλυτης πίεσης πολλαπλής εισαγωγής – (τάση σήματος πολύ μικρή)
- P0108: Αισθητήρας απόλυτης πίεσης πολλαπλής εισαγωγής – (τάση σήματος πολύ μεγάλη)
- Ρ0109: Αισθητήρας απόλυτης πίεσης πολλαπλής εισαγωγής – (Διακοπτόμενη βλάβη)
Σε περίπτωση που έχει καταγραφεί κάποιος από τους προηγούμενους κωδικούς, δεν είναι πάντα ελαττωματικός ο αισθητήρας. Μπορεί να συμβαίνει κάτι από τα παρακάτω:
- Ο εύκαμπτος σωλήνας κενού του αισθητήρα MAP είναι αποσυνδεδεμένος ή συνδεδεμένος λάθος
- Ελαττωματικός κάποιος από τους αισθητήρες MAF, BARO, ή TPS
- Ελαττωματική φίσα αισθητήρα MAP
- Κατεστραμμένη καλωδίωση (βραχυκύκλωμα ή κομμένο καλώδιο)
- Βουλωμένος καταλύτης
- Διαρροή αέρα στους σωλήνες – αυλούς εισαγωγής μεταξύ αισθητήρα ΜΑΡ και κινητήρα
- Νερό ή ακαθαρσίες έχουν περάσει στον αισθητήρα
- Κινητήρας με χαμηλή συμπίεση (καμένη βαλβίδα)
- Ελαττωματική μονάδα ελέγχου κινητήρα
Ο έλεγχος
Πριν από οποιεσδήποτε δοκιμές, επιθεωρήστε οπτικά τον αισθητήρα MAP. Ξεκινήστε ελέγχοντας τη φίσα και την καλωδίωση για τυχόν ζημιές, όπως λιωμένα ή ραγισμένα καλώδια, και επιβεβαιώστε ότι δεν υπάρχουν χαλαρές συνδέσεις. Αποσυνδέστε τον αισθητήρα και επιθεωρήστε τους ακροδέκτες. θα πρέπει να είναι ίσιοι και καθαροί χωρίς σημάδια διάβρωσης ή κάμψης. Στη συνέχεια, επιθεωρήστε τον εύκαμπτο σωλήνα (εάν υπάρχει) που συνδέει τον αισθητήρα με την πολλαπλή εισαγωγής για τυχόν σημάδια φθοράς και ότι έχει στεγανή σύνδεση με τον αισθητήρα. Τέλος, ρίξτε μια ματιά στο εσωτερικό του σωλήνα για να βεβαιωθείτε ότι είναι απαλλαγμένο από σκουπίδια.
Εάν όλα περάσουν από φυσική επιθεώρηση, μπορείτε να δοκιμάσετε τον αισθητήρα MAP χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό πολύμετρο ρυθμισμένο στα 20V και μια αντλία κενού. Ο έλεγχος του αισθητήρα ΜΑΡ μπορεί να γίνει εύκολα επάνω στο αυτοκίνητο.
Αρχικά αποσυνδέουμε τον αισθητήρα από τη φίσα της καλωδίωσης και τον επανασυνδέουμε χρησιμοποιώντας καλώδια – κλέφτες. Αυτά δίνουν τη δυνατότητα σύνδεσης του ακροδέκτη του πολυμέτρου, ώστε να παίρνουμε μετρήσεις ενώ λειτουργεί ο κινητήρας.
Εντοπίζουμε ποιο καλώδιο αντιστοιχεί στην τάση τροφοδοσίας (Vref = 5V) και ποιο στη γείωση. Συνδέοντας το πολύμετρο που έχουμε επιλέξει να μετρά Volt DC ανάμεσα σε αυτούς τους δύο ακροδέκτες πρέπει η μέτρηση να είναι 5V, μόλις ανοίξουμε το κλειδί του κινητήρα.
Και πάλι με το κλειδί στη θέση ΟΝ συνδέοντας το βολτόμετρο μεταξύ του καλωδίου της γείωσης και αυτού του σήματος, πρέπει να δούμε μία τιμή μεταξύ 0,5 και 4,5 V. Η τάση στο ρελαντί θα πρέπει να είναι γύρω στο 1 V και σε απότομο πάτημα του γκαζιού να ξεπερνά τα 3,5V. Ο έλεγχος αυτός μας δείχνει ότι ο αισθητήρας δουλεύει, αλλά όχι σωστά.
Για να ελέγξουµε τη σωστή λειτουργία του, πρέπει να ανατρέξουµε στην τεχνική βιβλιογραφία του κατασκευαστή, µε τις αντιστοιχίες µεταξύ απόλυτης πίεσης και τάσης. Με τον κινητήρα σβηστό και το κλειδί στο ΟΝ, µε µία χειροκίνητη αντλία κενού ασκούµε στον αισθητήρα κενό και ελέγχουµε αν σε κάθε τιµή κενού (υποπίεσης) ο αισθητήρας δίνει σήµα µε την αντίστοιχη τάση.
Εάν ο αισθητήρας δίνει σήμα μεταβολής συχνότητας, τότε ακολουθούμε την ίδια διαδικασία, μόνο που έχουμε επιλέξει στο πολύμετρο να μετρά συχνότητα σε Hz.
Η αντικατάσταση
Η αντικατάσταση ενός ελαττωματικού αισθητήρα MAP είναι εύκολη εργασία, αν και διαφέρει ανάλογα με το αυτοκίνητο.
Συµβουλευτείτε το τεχνικό εγχειρίδιο του κατασκευαστή για να βρείτε τις σχετικές οδηγίες.
Εντοπίστε τον αισθητήρα MAP στην πολλαπλή εισαγωγής. Αποσυνδέστε την ηλεκτρική φίσα. Συνήθως υπάρχει μια γλωττίδα ασφάλισης που μπορεί να χρειαστεί να αφαιρεθεί πριν απασφαλιστεί η φίσα από τον αισθητήρα.
Εάν υπάρχει, αποσυνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα αναρρόφησης από τον αισθητήρα. Συνιστάται η αντικατάσταση του εύκαμπτου σωλήνα αναρρόφησης με νέο σωλήνα κατά την αντικατάσταση του αισθητήρα. Αφαιρέστε τυχόν βίδες ή παξιμάδια που συγκρατούν τον αισθητήρα στη θέση του. Συνδέστε ξανά την ηλεκτρική φίσα στο νέο αισθητήρα, επανασυνδέστε τον εύκαμπτο σωλήνα αναρρόφησης και βιδώστε το νέο αισθητήρα στην θέση του.
ΝΙΚΟΣ ΒΑΣΙΛΑΚΗΣ
