MAF и MAP. Устройства, которые мы не замечаем

Датчики, показывающие электронному блоку, сколько воздуха зашло в двигатель, можно сказать, первый форпост в системе управления мотором. Без них ЭБУ не будет знать, как руководить форсунками, то есть сколько впрыскивать топлива. Соответственно, не приготовит требуемую в данный момент топливовоздушную смесь. По крайней мере, не сделает это точно.

Вся остальная электронная периферия не то чтобы вторична, однако не играет такой роли именно в получении горючего. При этом, что парадоксально, на указанные устройства потребители (иногда и диагносты) сейчас обращают внимание в самую последнюю очередь. И то верно — при отказе какого-нибудь датчика коленвала или распредвалов запросто может отказать в пуске и двигатель. А вышедшие из строя MAF (Mass Air Flow, или ДМРВ — датчик массового расхода воздуха) и MAP (Manifold Absolute Pressure, или ДАД — датчик абсолютного давления) часто позволяют агрегату завестись и в отдельных случаях даже не сильно меняют или ограничивают его характеристики. Увы, первое впечатление обманчиво. В конце концов, никто не будет мириться с повышенным расходом топлива и провалами в тяге. Платить же иной раз придется немало. 

Как мерить?

История появления «счетчиков» воздуха на автомобилях туманна. Вряд ли они использовались с карбюраторами, пусть и под управлением электроники. Может быть, ограниченно, только в виде исключения. Тем не менее теоретические расчеты и даже эксперименты по измерению скорости воздушного (и водяного) потока известны еще с XVIII века, если не раньше. И все же непонятно, как обсчитывался воздух на авиадвигателях с непосредственным впрыском, появившихся во время Второй мировой войны у немцев и в СССР. 

Daimler-Benz 601, BMW 801 и отечественный АШ-82ФН 

Вполне вероятно, что уже с помощью простейших термоанемометров. А именно устройств, в которых одна или две проволочки-резисторы, выполненные из вольфрама, серебра, платины или нихромовых сплавов, находились под напряжением и обдувались потоком набегающего воздуха. При этом существовали еще парные им нити, которые были также под током, но не стояли на пути попадающего в установку воздуха. Изменение интенсивности потока приводило к большему или меньшему охлаждению нити, что меняло ее сопротивление. И по разности его на резисторах вычислялся объем проходимого воздуха. 

Подобный узел вполне мог стоять и на Alfa Romeo 6C2500 Super Sport, созданной в 1939 году. Инженер Оттавио Фускальдо, работавший на авиационную фирму Caproni и занимавшийся там разработкой систем впрыска топлива, подготовил таковую для ее рядной «шестерки». Во всяком случае, устройство с нитями накала было изобретено еще в 10-х годах XX века. 

Во второй половине 50-х в США фирма из той же среды — Bendix Aviation — разрабатывала системы впрыска для поршневых авиадвигателей. А поскольку их время прошло, свой electronic fuel injection под названием Electrojector компания попыталась пристроить в автоиндустрию. Клюнули Nash и Chrysler. Модель Rebel (на фото ниже слева), а также несколько автомобилей под брендами концерна Chrysler (справа — Plymouth Fury) опционально оснащались впрыском топлива. Дорогим, обеспечивающим никудышный пуск при отрицательных температурах, и вообще проблемным. 

Но в рамках нашей темы примечательно, что в Bendix Electrojector использовался не термоанемометр — датчик давления. Это решение подхватили в Bosch, куда американцы продали лицензию. Немецкий D-Jetronic вышел в 1967 году и своим блоком управления на транзисторах отталкивался именно от давления во впускном коллекторе (D от Druck, давление). Первым в Старом Свете эту систему получил Volkswagen 1600 Type3E. И тут же различные Mercedes, Porsche, Renault, Citroen, Opel, Jaguar, Saab, Volvo. 

Несмотря на то, что ее использовали до конца 70-х, в 1973 году Bosch представил K-Jetronic. Слишком прихотливой оказалась американская система, хотя и прошедшая немецкое переосмысление. Новый комплекс впрыска был механическим. А применительно к сегодняшнему материалу принципиальным стало то, что новый Jetronic получил иной «счетчик» воздуха — лопаточный. Он появился на Golf первого поколения, а кроме него устанавливался на Audi, MB, Porsche, Ford, включая отдельные американские модели, и Ferrari. 

Механический впрыск на некоторых автомобилях использовался аж до 1994 года. Однако, как и прежде, еще в 1974-м Bosch двинулся дальше, модернизируя различные составляющие и блок управления. Что касается подсчета воздуха, то в системе LH-Jetronic этим опять же занимался прибор на основе нагреваемой током и остужаемой воздухом нити. Да и позже производители использовали то одни, то другие устройства. Зачем, к чему пришли сейчас и окончательно ли? В общем, давайте разбираться. 

MAF или MAP? 

Мы знаем, что еще в конце 80-х тот же Bosch предлагал на ряде рынков (в частности, в Америке) впрыск топлива, вообще лишенный устройств, считающих подаваемый в цилиндры воздух. Это был M-Jetronic от определения Mono — с одной форсункой и датчиком положения дроссельной заслонки, по которому ориентировался ЭБУ. Подобный Throttle body injection (TBI) применяли и американские производители, и достаточно ограниченно — японские автокомпании. 

Впрочем, центральный впрыск довольно быстро перестал быть актуальным. В активе у него числилась лишь дешевизна и простота. Но даже по сравнению с карбюраторами он не давал особого выигрыша в мощности и экологии, за которую бороться начали уже в 70-е. А с распределенным впрыском, само собой, необходимо было выбирать тот прибор, что будет помогать блоку управления руководить процессом. 

Пока не ушли в рассмотрение типичных конструкций датчиков, скажем, что к этим самым решениям пришли далеко не сразу. К примеру, ограниченное использование имел так называемый вихревой расходомер Кармана. В нем специальным устройством сначала создавался ламинарный (упорядоченный) поток воздуха, который разбивался о стержень-рассекатель и закручивался стабилизатором. Принцип датчика основывался на измерении частоты вращения вихревых потоков. По ней рассчитывалась скорость потока и объем прошедшего воздуха. Существовали даже варианты расчета частоты — если грубо, то посредством ультразвука и по изменению давления. 

Вихревые сенсоры якобы существовали на некоторых двигателях BMW и Toyota. А также на совместных моделях предприятия Diamond-Star Motors — СП Chrysler и Mitsubishi. Проще говоря, на двигателях семейства Saturn и Sirius, то есть на хорошо знакомых нам моторах 4G. В частности, в конце 80-х и начале 90-х обсчитывали воздух на клонах Mitsubishi Eclipse/Eagle Talon/Plymouth Laser. 

В 2000-х в General Motors на своей линейке «восьмерок» LS применяли еще одну конструкцию, не получившую всеобщей популярности. В ней использовались дополнительные «холодные нити» (назывался датчик Coldwire sensor), которые мерили воздух и служили эталоном для горячих и охлаждаемых нитей. 

Вместе с «Эл эсами» этот расходомер воздуха попадал под капоты многих моделей Chevrolet и в автомобили других брендов GM. Даже использовался на первых впрысковых системах, которыми оснащались ВАЗы. 

И тот, и другой сенсоры не получили широкого распространения. При этом показательно, что на долгие годы у многих автопроизводителей основным стал расходомер воздуха, где в качестве рабочего элемента использовались платиновые или платиново-иридиевые нити. То есть конструкция более чем столетней давности, принцип работы которой описан выше, зарекомендовала себя вполне жизнеспособной. А еще точной! Было с чем сравнивать!

Как говорили ранее, Bosch, видимо, первым на своем K-Jetronic применил так называемый лопаточный расходомер воздуха. Его еще называют сенсором флюгерного типа или парусной заслонкой. Правильно — VAF, Volume Air Flow, объемный расход воздуха. Он представляет собой подпружиненную заслонку во впускном тракте, связанную с резистором. 

Воздух отклоняет заслонку, и на выходе из резистора образуется напряжение, которое пропорционально углу ее поворота. В механическом K-Jetronic этот узел непосредственно дирижировал подачей топлива. В поздних системах, естественно, посылал сигнал на блок управления. На ряде автомобилей такой расходомер имел возможность регулировки. То есть принудительное частичное перекрывание канала доступа воздуха в двигатель. Иными словами, можно было обеднять либо обогащать топливовоздушную смесь. 

На целые десятилетия с 70-х годов отдельные производители (например, Toyota) для «горячих» агрегатов выбрали VAF безальтернативным узлом. Другие (скажем, Nissan) отдавали предпочтение MAF с нитями. Те и другие могли иметь как встроенный температурный датчик (на фото внизу у нитевого он выделен), так и выносной. 

И у тех, и у других расходомеров есть свои плюсы и минусы. VAF в силу его конструкции можно было повредить, лишь приложив определенные усилия. К сожалению, он имел ряд недостатков, в итоге приговоривших это устройство. Так, из-за габаритов лопаточный узел было не всегда просто скомпоновать с другими деталями впускного тракта. Общий объем и площадь с коробкой воздушного фильтра, за которой он располагался, выходили довольно большими. Заслонка, стоявшая на пути приточного воздуха, являлась искусственной его преградой, что конструктивно ограничивало мощность двигателя. Механические и электрические элементы VAF подвержены естественному износу. Наконец, подобный вариант обсчета воздуха менее точен, что стало принципиальным по мере введения все более жестких экологических норм. 

MAF точнее и гораздо компактнее, а из очевидных недостатков имеет, по сути, один — вероятность загрязнения и даже повреждения рабочего элемента, то есть платиновой нити. 

Как минимум в 80-х массово стал использоваться еще один вариант — MAP, или ДАД. Известно, что от движения поршней и открытия/закрытия дроссельной заслонки во впускном коллекторе создается различное давление. Иногда почти вакуум, при езде под полным газом — близкое к атмосферному. В MAP-сенсоре две камеры, разделенные мембраной. Датчик чувствует ее движение и генерирует сигнал. 

ДАД располагается во впускном коллекторе:

Или с выносом на крыло либо моторный щит. В последнем случае соединяется с коллектором с помощью шланга:

MAP надежен, и поскольку стоит после впускного тракта, возможные подсосы воздуха не влияют на его показания, как это происходит с ДМРВ. Из недостатков же имеет фактически только один — он не настолько точен, как MAF или VAF. Поэтому еще в 80-х производители на простые моторы устанавливали MAP. А на турбированные или каким-то другим образом форсированные их версии — расходомеры воздуха.

Сейчас «счетчики вакуума» используют ограниченно — в основном на бюджетных моделях, скажем, Renault Logan/Sandero и Duster/Kaptur с французскими двигателями. Ему и отчасти нитевому MAF в начале 2000-х на замену стал приходить другой расходомер воздуха — пленочный. В нем вместо нитей используется нагреваемая пленка, нанесенная на стеклянную или керамическую основу. Оказалось, что они не менее точны, но надежнее, а также технологичнее и дешевле в производстве. На фото внизу мы выделили рабочий элемент пленочного MAF. 

Впрочем, их появление полностью не приговорило ДМРВ с платиновыми нитями. И, как оказалось, пленочные «расходомеры» также подвержены влиянию различных эксплуатационных факторов. 

Чистка, ремонт или замена? 

Основной это, конечно, попадание грязи через воздушный фильтр или негерметичный впускной тракт. Да, перед рабочим элементом расположена сеточка (к слову, больше упорядочивающая поток). А сам ДМРВ, по крайней мере с нитями, имеет функцию самоочистки (в момент пуска на нить подается повышенное напряжение, благодаря чему осуществляется прожиг скопившейся на ней грязи). Тем не менее все это не гарантия чистоты. Прилетает сенсорам и с другой стороны. Из системы вентиляции картерных газов, от EGR, если он есть. И даже от впускных клапанов, когда они закрываются, и воздух, отражаясь от них, несет к датчикам частички сажи и масла. Можно даже сказать, что чем выше общая загрязненность двигателя, тем скорее MAF выйдет из строя. И все-таки в первую очередь страдает датчик не от этого. А MAP? Почему и когда отказывает он? 

Кстати, каковы признаки некорректной работы обоих? Среди них называется плохой пуск при отрицательных температурах, выросший расход топлива, снижение мощности двигателя, повышенные холостые обороты и, естественно, загоревшийся «чек». 

Андрей Галичин

диагност автотехцентра «Оригинал»

— Симптомы отказа очень индивидуальны. С одной стороны, не всякий владелец обратит внимание на возросшие обороты холостого хода. С другой, вряд ли не заметит двигатель, не раскручивающийся выше, скажем, 2300 об/мин. Вот так по-разному реагируют системы управления различных моторов на выход расходомеров из строя. Почти всегда агрегаты «чекуют», иногда троят, могут не завестись, причем не обязательно в морозы. И для появления первых признаков не нужно, чтобы MAF окончательно вышел из строя. Достаточно его загрязнения или износа нити частичками пыли. 

Поэтому крайне важно, чтобы MAF получал надежную защиту со стороны воздушного фильтра. Лучше оригинального или альтернативного, но качественного. К примеру, на современных Nissan «воздушок» имеет специальную пропитку, улавливающую даже самую мелкодисперсную пыль. Установка вместо подобного оригинального дешевого фильтра неизбежно приведет к сокращению ресурса ДМРВ. Если вообще сразу не поспособствует выведению его из строя. Нередки случаи, когда фильтрующий элемент рвется и расходомер получает полную порцию грязи. 

От менее точных MAP, заменяющих MAF, почти повсеместно отказались, но продолжают использовать на недорогих моделях, например, на VW Polo для российского рынка. А вот сочетание ДМРВ и ДАД сейчас популярно — позволяет более точно обсчитывать поступающий в двигатель воздух. 

MAP также загрязняется — в основном тем, что попадает во впускной коллектор. Например, на Toyota Prius в 30-м кузове, где есть EGR, а также MAF и MAP, последний зарастает отложениями именно из системы рециркуляции. Бывает, что и масло туда закидывает. Чистим ультразвуком. Причем у MAP нет промежуточных положений — он либо работает, либо нет. В основном, конечно, первое, поскольку вывести датчик давления из строя можно, разве что ударив по нему молотком. 

Ну а MAF нужно чистить. Превентивно, например, вместе с чисткой дроссельной заслонки, это не делаем. Однако смотрим, чтобы на нем не было «шубы» из пыли и масла. 

Мыть необходимо исключительно из баллончиков, а не воздействуя на нити или пленку механически — как любят иные владельцы, ватными палочками. Это почти гарантированно выведет MAF из строя. А стоят они недешево — от 2000—3000 рублей за китайские до более чем 20 000 рублей за оригинальные. Типичные цены на расходомеры для какой-нибудь свежей Toyota — 2000–10 000 рублей. На праворульные модели что-то удастся подобрать на разборках. На «официальные», в том числе европейские — нет. Китайские аналоги, бывает, ходят неплохо. Оригинал иногда, напротив, уже через месяц может попросить замену. Одно время среди датчиков Bosch для Nissan, Subaru было много некондиции. Продавец выносил коробку сенсоров и мы начинали их проверять. MAF проверяется осциллографом. При резком нажатии на педаль газа смотрим выходное напряжение, на основании которого делаем вывод, насколько наш расходомер адекватно работает. 

Оригинальные MAP тоже недешевы — на тот же Polo порядка 10 000 рублей. А VAF уже в прошлом, и если они изношены по движущимся частям, их никак не восстановишь. 

Что касается чистки, предлагаем вашему вниманию еще одно мнение опытного мастера: 

Добавим еще, что косвенно и MAF, и MAP все-таки могут привести к проблемам, лежащим за пределами простого «тупит, не едет». Богатая смесь на фоне непосредственного впрыска и катализатора, придвинутого вплотную к выпускному коллектору, — опасная штука. Игнорируя загоревшийся check engine, можно и масло со стенок цилиндров смыть, и дождаться разрушения катализатора. Что, как известно, способно привести к одинаковым последствиям.