سنسور فشار مطلق منیفولد - MAP

سنسور فشار مطلق منیفولد (سنسور MAP) یکی از سنسورهایی است که از آن، در سیستم کنترل الکترونیکی در موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌شود.

 مثال‌ها و توضیحاتی که در این بخش آمده است، صرفاً برای موتورهای بنزینی چهارمرحله‌ای است. انواع دیگر موتورهایی مانند موتورهای دیزلی و دو مرحله‌ای می‌توانند به شکل کاملاً متفاوتی باشند، اما ایده‌های کلی به همین ترتیب است.

بیشتر بخوانید:سنسور ماف

سنسور Map

موتورهایی که در آن‌ها از سنسور MAP استفاده می‌شود، معمولاً موتورهای انژکتوری هستند. سنسور فشار مطلق منفولد، اطلاعاتی را در خصوص فشار لحظه‌ای منیفولد به واحد کنترل الکترونیکی موتور (ECU) ارسال می‌نماید. از این اطلاعات به منظور محاسبه چگالی هوا و تعیین نرخ جریان جرمی هوا استفاده می‌شود که این اعداد، به نوبه خود می‌توانند مقدار لازم سوخت برای احتراق بهینه و تأثیر تقدم یا تأخر در زمان‌بندی احتراق را تعیین می‌کنند. در موتورهای انژکتوری همچنین می‌توان از یک سنسور نرخ جریان هوای جرمی (سنسور MAF) برای تشخیص جریان هوای مکش استفاده نمود. در موتورهای دمشی طبیعی معمولی از یک یا چند مورد از این سنسورها استفاده می‌شود، در حالی که در موتورهای القای اجباری از هر دو استفاده می‌شود؛ سنسور MAF بر روی لوله شارژ به سمت بدنه دریچه گاز رفته و سنسور MAP نیز بر روی قطعه‌ی پس‌توربوی مکشی قرار می‌گیرد.

اطلاعات به دست‌آمده از سنسور MAP را می‌توان با استفاده از یک متغیر دوم که از سنسور IAT (سنسور دمای هوای مکشی) به دست می‌آید، به اطلاعات جرم هوا تبدیل نمود. به این کار، روش سرعت-جرم گفته می‌شود. از سرعت موتور (RPM) نیز برای تعیین محل جستجو در جداول جستجو استفاده می‌شود تا سپس، مقدار سوخت و در نهایت، سرعت-چگالی (سرعت موتور/چگالی هوا) تعیین شود. از سنسورهای MAP همچنین می‌توان در OBD II (تشخیص آن‌بورد) برای تعیین کارکرد شیر EGR (بازگشت گاز خروجی) نیز استفاده نمود. از این شیوه در OBD II در موتورهای شرکت جنرال موتورز استفاده شده است.

مثال فشار منیفولد

در مثال زیر، از همان سرعت موتور و دمای هوای مشابه با یک موتور دمشی طبیعی استفاده می‌شود.

• حالت 1: فشار منیفولد در موتوری که دربچه گاز آن به طور کامل باز می‌شود (WOT) و در بالای یک کوه بسیار بلند کار می‌کند، در حدود kPa 50 است (این مقدار اساساً برابر با بارومتر در ارتفاع زیاد است).
• حالت 2: اگر همین موتور در سطح دریا باشد، فشار منیفولد آن برابر با kPa 50 (7.25 psi, 14.7 inHG) در مقداری کمتر از WOT (پیش از رسیدن) است و دلیل آن هم همان فشار بارومتریک بالا است.

در هر دو حالت، جرم سوخت باید با هم برابر باشد، زیرا جرم هوایی که به سیلندرها وارد می‌شود، با هم برابر است.

در هر صورت، اگر سوپاپ در حالت دوم باز شود، فشار مطلق منیفولد از kPa 50 به تقریباً kPa 100 (14.5 psi, 29.53 inHG) می‌‌رسد که حدوداً برابر با فشار بارومتری محل است. این مقدار در حالت دوم برابر با سطح دریا خواهد بود. هر چه فشار مطلق در منیفولد ورودی بیشتر شود، چگالی هوا نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه، مقدار سوخت بیشتری می‌سوزد و خروجی بیشتری تولید می‌شود.

مثال دیگر، rpm متغیر و بارهای موتور متغیر است.

در صورتی که فشار مطلق منیفولد در دور rpm 1800 در شرایط بی‌باری برابر با kPa 60 باشد، در صورتی که باری در حالت بازشدن بیشتر دریچه گاز به آن وارد شود، فشار نهایی منیفولد تغییر کرده و به kPa 100 می‌رسد. در این حالت، دور موتور همچنان برابر با rpm 1800 است، اما برای این بار زمان جرقه و تحویل سوخت باید متفاوت باشد.

مقایسه خلأ

خلأ در موتور برابر است با تفاوت بین فشارها در منیفولد هوا ورودی و فشار اتمسفری محیط. خلأ موتور فشاری است که با «گیج» اندازه‌گیری می‌شود. گیج‌ها نیز اختلاف فشار را اندازه‌گیری می‌کنند و نه فشار مطلق را. موتور اساساً به جرم هوا پاسخ می‌دهد و نه به خلأ. همچنین برای محاسبه جرم ضروری است تا فشار مطلق اندازه‌گیری شود. جرم هوایی که به موتور وارد می‌شود، رابطه مستقیم با چگالی هوا دارد که خود، متناسب با فشار مطلق است. این مقدار دارای رابطه معکوس با دمای مطلق است.

نکته: کاربراتورها بستگی زیادی به جریان حجم هوا و خلأ دارند و مستقیماً با جرم سر و کاری ندارند. در نتیجه، کاربراتورها وسایلی دقیق هستند، اما دستگاه‌های مناسبی برای اندازه‌گیری مقدار سوخت نیستند. کاربراتورها را با روش‌های دیگری برای اندازه‌گیری میزان سوخت جایگزین کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به تزریق سوخت در ترکیب با یک سنسور جریان جرم هوا (MAF) جایگزین می‌کنند.

آزمون EGR

بر اساس استانداردهای OBD II، خودروسازان موظف هستند تا شیر بازگشت گاز خروجی (EGR) را از نظر کارکرد در حین رانندگی تست کنند. بعضی از خودروسازان از سنسور MAP برای این کار استفاده می‌کنند. در این خودروها از سنسور MAP به عنوان سنسور بار اولیه استفاده می‌شود. سپس، از سنسور MAP برای بررسی منطقی‌بودن و تست شیر EGR استفاده می‌شود. روش انجام این کار به این صورت است که در حین کاهش شتاب خودرو، یعنی زمانی که فشار مطلق در منیفولد ورودی کم است (یعنی زمانی که خلأ زیادی در منیفولد ورودی نسبت به هوای بیرون وجود دارد)، ماژول کنترل رانشگر (PCM) شیر EGR را باز می‌کند و سپس، شیرهای سنسور MAP را پایش می‌نماید. در صورتی که عملکرد EGR مناسب و درست باشد، با بالارفتن گازهای خروجی، فشار مطلق در منیفولد هم افزایش می‌یابد.

اشتباه‌گرفتن با سنسورهای تقویت و گیج‌ها

سنسورهای MAP، فشار مطلق را اندازه‌گیری می‌کنند. سنسورهای تقویت یا گیج‌ها، اما مقدار فشار بالاتر از یک فشار مطلق تنظیم‌شده را اندازه‌گیری می‌نمایند. مقدار فشار مطلق تنظیم‌شده معمولاً برابر با kPa 100 است. به این مقدار معمولاً فشار گیج گفته می‌شود. فشار تقویت متناسب با فشار مطلق است - زمانی که یکی از این فشارها افزایش یا کاهش می‌یابد، فشار دیگر هم به همین ترتیب تغییر می‌کند. یک رابطه یک به یک برای فشار تقویت با یک آفست kPa 100- وجود دارد. در نتیجه، سنسور MAP همیشه مقدار فشار را به میزان kPa 100 بیشتر از مقدار سنسور تقویت در همان شرایط می‌خواند. یک سنسور MAP هرگز مقدار منفی نشان نمی‌دهد، زیرا فشار مطلق را می‌سنجد و مقدار صفر هم به معنای عدم وجود هیچ فشاری است. خلأ نیز به صورت فشار منفی نسبت به فشار نرمال اتمسفر سنجیده می‌شود. سنسورهای خلأ-تقویت می‌توانند اعداد منفی را نیز نمایش دهند که در واقع، همان خلأ یا مکش است (یعنی همان فشار کمتر نسبت به اتمسفر اطراف). در موتورهای القای اجباری (سوپرشارژ یا توربوشارژ)، مقدار تقویت منفی نشان می‌دهد که موتور، هوا را با سرعتی بیشتر از سرعت تأمین هوا می‌مکد و در نتیجه، مکش به وجود می‌آید. این مکش به واسطه اختناق در موتورهای احتراق با جرقه به وجود می‌آید و این اتفاق در موتورهای دیزلی رخ نمی‌دهد. به این فشار در موتورهای احتراق داخلی، فشار خلأ گفته می‌شود.

به طور خلاصه می‌توان چنین گفت که در شرایط اتمسفر استاندارد، سنسورهای تقویت مقدار یک اتمسفر را کمتر از سنسورهای MAP قرائت می‌کنند. در سطح دریا می‌توانیم با اضافه‌کردن عددی تقریباً برابر با kPa 100، مقدار تقویت را به MAP تبدیل کنیم. با کم‌کردن مقدار kPa 100 نیز می‌توان مقدار MAP را به تقویت تبدیل نمود.

سنسور دمای هوای موتور

سنسور دمای هوای مکش (IAT)، دمای هوای ورودی به موتور را پایش می‌کند. سنسور موتور (PCM) به این اطلاعات نیاز دارد تا چگالی هوا را اندازه‌گیری کرده و مخلوط هوا و سوخت را متعادل نماید. هوای سرد، چگالی بیشتری نسبت به هوای گرم دارد. بنابراین، در هوای سرد باید سوخت بیشتری وارد شود تا همان نسبت هوا و سوخت برقرار باقی بماند. PCM با تغییر در طول (زمان) پالس‌های انژکتور، نسبت هوا و سوخت را تغییر می‌دهد.

در خودروهایی که پیش از OBD II به بازار آمده‌اند (یعنی سال 1995 و پیش از آن)، به این سنسور، سنسور دمای شارژ هوا (ACT)، سنسور دمای هوای بالچه (VAT)، سنسور دمای شارژ منیفولد (MCT)، سنسور دمای هوای منیفولد (MAT) یا سنسور دمای شارژ (CTS) گفته می‌شده است.

نحوه عملکرد سنسورهای دمای هوا

سنسور دمای هوای مکش معمولاً در منیفولد ورودی قرار می‌گیرد، به طوری که نوک آن در معرض هوای ورودی به موتور قرار می‌گیرد. در موتورهایی که در آن‌ها از سنسورهای جریان هوای جرمی (MAF) برای پایش جرم هوای ورودی به موتور استفاده می‌شود، در سنسور MAP نیز یک سنسور دمای هوا قرار داده شده است. در برخی از موتورها نیز بیش از یک سنسور دمای هوا وجود دارد (در صورتی که منیفولد ورودی، چند تکه باشد یا مکش در آن به صورت مجزا انجام شود، مانند موتورهای V6 یا V8، دو سنسور وجود دارند).

این سنسور مشابه با یک سنسور خنک‌کاری عمل می‌کند. PCM یک مقدار ولتاژ مرجع را به این سنسور وارد می‌نماید (که معمولاً برابر با 5 ولت است). سپس از سیگنال ولتاژی که بر می‌گردد، برای محاسبه دمای هوا استفاده می‌کند. سیگنال ولتاژ برگشتی با تغییر در دمای هوا تغییر می‌کند. بیشتر سنسورهای دمای هوا به صورت ترمیستورهای ضریب منفی دما (NTC) با مقاومت الکتریکی زیاد در هنگام سردشدن هستند، اما وقتی که گرم می‌شوند، دمای آن‌ها بالا می‌رود. اما مقداری کار در جهت عکس انجام می‌شود. این سنسورها به صورت ترمیستورهای ضریب مثبت دمایی (PTC) هستند که در هنگام سردبودن، مقاومت اندکی دارند و هر چه دما بیشتر می‌شود، مقاومت آن‌ها نیز بیشتر می‌شود. تغییر در مقاومت سنسور باعث می‌شود تا ولتاژ برگشتی به PCM نیز تغییر کند.

در موارد پیش از به کارگیری ODB II (سال 1995 و پیش از آن)، اگر هوای بیرون سرد بود، از سیگنال حاصل از سنسور دمای هوا برای به کار انداختن انژکتور سرد (در صورت وجود) استفاده می‌شد. در برخی از موارد قدیمی‌، از سیگنال حاصل از سنسور دمای هوا برای ایجاد تأخیر در بازشدن شیر EGR استفاده می‌شده است تا موتور گرم شود.

در سیستم‌های کنترل خودکار آب و هوا نیز از سنسورهای دمای هوا استفاده می‌شود. از یک یا چند سنسور دمای هوا برای اندازه‌گیری دمای هوای داخل اتاق و دمای هوای بیرون استفاده می‌شود. در سیستم کنترل آب و هوا، معمولاً سنسورهای مجزایی برای اندازه‌گیری دمای هوا وجود دارد که بیرون از فضای موتور قرار می‌گیرند تا دمای موتور در اندازه‌گیری آن‌ها تأثیری نداشته باشد. سنسورهای دمای هوای بیرون معمولاً در پشت جلوپنجره یا در فضای کلاهکی در زیر شیشه جلو قرار داده می‌شود. بیشتر این سنسورها دقیقاً مشابه با همان سنسور دمای هوای موتور کار می‌کنند. اما در بعضی از آن‌ها از سنسورهای مادون قرمز برای پایش دمای بدنه در خودروها استفاده می‌شود.

سنسور دمای هوا در واقع یک ترمیستور است و این بدان معنا است که به واسطه تغییر در دما، مقدار مقاومت الکتریکی تغییر می‌کند.

دلایل خرابی سنسور دمای هوا

بعضی از سنسورهای دمای هوا به واسطه آتشی که از منیفولد ورودی پس زده می‌شود، آسیب می‌بینند. کربن و آلودگی‌های درون منیفولد ورودی نیز می‌توانند روی نوک سنسور را بپوشانند، به طوری که این سنسورها در برابر تغییرات ناگهانی در دمای هوا کمتر واکنش نشان می‌دهند. خود سنسور دما نیز به واسطه حرارت یا کهنگی می‌تواند افت عملکرد پیدا کند و همین امر باعث می‌شود تا کندتر واکنش نشان دهد یا اصلاً پاسخ ندهند.

همچنین به واسطه اتصالات الکتریکی ضعیف در سنسور نیز ممکن است مشکلاتی در سنسورها ایجاد شوند. در صورتی که اتصال سیمی شل یا خورده شده باشد، بر روی خروجی سنسور اثر می‌گذارد و می‌تواند به سیم موجود در مدار بین سنسور و PCM آسیب وارد نماید.

سنسور دمای هوا در رانندگی

در صورتی که سنسور دمای هوای ورودی مقدار را به درستی نخواند، PCM ممکن است دمای هوا را سردتر یا گرم‌تر از آن چیزی که واقعاً وجود دارد، فرض کند و در محاسبه مخلوط هوا و سوخت اشتباه کند. نتیجه این کار می‌تواند به صورت یک مخلوط غنی از سوخت یا یک مخلوط خالص باشد که نشانه‌های خود را در زمان رانندگی نشان می‌دهد. این نشانه‌ها می‌توانند کیفیت ضعیف در هنگام سردبودن و یا شوک در زمانی که موتور گرم می‌شود، باشند.

در صورتی که در کامپیوتر موتور از ورودی سنسور دمای هوا برای روشن‌کردن انژکتور استارت سرد استفاده شود و در صورتی که این سنسور مقدار را به درستی نخواند، انژکتور در حالت سرد کار نکرده و منجر به شرایط استارت سرد سخت می‌شود.

در صورتی که سنسور دمای هوا خراب باشد نیز می‌تواند بر روی عملکرد شیر EGR تأثیر منفی بگذارد. در این شرایط، PCM از دمای هوا برای مشخص‌کردن زمانِ بازشدن شیر EGR استفاده می‌کند (در بیشتر موارد، از ورودی دمای هوای سیال خنک‌کننده استفاده می‌شود).

در مواردی که از OBD II استفاده شده است (خودروهای مدل 1996 و به بعد)، در صورتی که سنسور دمای هوا خراب شود، سیستم پایش آلاینده‌های تبخیری (EVAP) دیگر نمی‌تواند کار خود را به درستی انجام دهد. این امر باعث می‌شود تا خودرو نتواند تست تجهیزات OBD II  خود را پاس کند (زیرا پیش از آن‌که تست انجام شود، تمامی پایش‌های OBD II باید انجام شوند). پایش EVAP صرفاً زمانی اجرا می‌شود که دمای هوای بیرون در درون محدوده مشخص‌شده قرار داشته باشد (به عنوان یک قاعده، نه زیاد سرد و نه زیاد گرم باشد).

در صورتی که سنسور دمای هوا به گونه‌ای خراب شده باشد که دمای هوا را گرم‌تر از مقدار معمول آن نشان دهد، شرایط خالص سوخت حاصل می‌شود. این موضوع منجر به انفجار یا بد سوختن خالص می‌شود (و این موضوع بر روی میزان مصرف سوخت، تأثیر منفی داشته یا میزان آلاینده‌ها افزایش خواهند یافت).

در صورتی که سنسور دمای هوا به گونه‌ای خراب شده باشد که دمای هوا را سردتر از مقدار معمول آن نشان دهد، شرایط غنی سوخت به وجود می‌آید. در این حالت، سوخت هدر می‌رود و نشر آلاینده‌ها نیز بیشتر می‌شود.

در برخی از موارد، به نظر می‌رسد که مشکل در تعادل مخلوط سوخت به واسطه خرابی در سنسور دمای هوا، در واقع ناشی از چیزی دیگر، مثلاً نشتی در خلأ موتور یا حتی مبدل کاتالیزوری محدود است! در صورتی که خروجی اگزوز نیز گیر کرده باشد، خلأ ورودی و جریان هوا کاهش یافته و باعث می‌شود تا مقدار دما گرم‌تر از مقدار نرمال آن شود (زیرا حرارت را از موتور دریافت می‌کند).

عیب‌یابی از سنسور دمای هوا

در صورتی که سنسور دمای هوا خراب شده باشد، ممکن است کد آن تنظیم شود یا نشود و در نتیجه چراغ چک خودرو روشن می‌شود. اگر مدار سنسور باز شده یا اتصال کوتاه شود، معمولاً یک کد ارسال می‌شود. اما اگر اشکال در این سنسور این باشد که دما را بالاتر یا پایین‌تر از مقدار واقعی نشان می‌دهد یا این‌که به واسطه کهنگی یا آلودگی کند کار می‌کند، معمولاً کدی را تنظیم نمی‌کند.

یک روش سریع برای بررسی سنسور دمای هوا، استفاده از یک ابزار اسکن به منظور مقایسه مقدار خوانده‌شده برای دمای هوا با دمای سیال خنک‌کننده، زمانی است که موتور گرم شده است. در صورتی که سنسور دمای هوا خوب باشد و خوب کار کند، معمولاً دمای هوا را اندکی کمتر از مقدار دمای سنسور سیال خنک‌کننده نشان می‌دهد.

مقاومت سنسور را نیز می‌توان با استفاده از یک اهم‌متر سنجید.

سنسور را در آورده و دو سر سربی آن را به اهم‌متر، یعنی به دو پین آن یا به دوشاخه اتصال سیمی آن وصل کنید تا مقدار مقاومت در سنسور خوانده شود. مقاومت سنسور را در حالتی که سرد است، اندازه‌گیری کنید. سپس، هوای داغ را با استفاده از یک سشوار به نوک سنسور بدمید (هیچ وقت از چراغ شعله پروپانی استفاده نکنید!) و مجدداً مقدار مقاومت را بخوانید. با گرم‌شدن سنسور، ببینید که آیا مقدار مقاومت آن تغییر می‌کند یا خیر.

در صورتی که با افزایش حرارت، مقدار مقاومت سنسور تغییر نکند، به این معنا است که سنسور خراب شده است و باید آن را عوض کنید. در صورتی که سنسور به صورت یک ترمیستور منفی باشد، مقدار سنسور باید به تدریج کاهش پیدا کند. از سوی دیگر، اگر سنسور به صورت ترمیستور مثبت باشد، این مقدار به تدریج افزایش پیدا می‌نماید. در صورتی که این مقدار به ناگهان باز شود (مقاومت بی‌نهایت) یا این‌که کوتاه شود (مقاومت اندک یا صفر)، سنسور شما یک سنسور بد است.

برای این‌که بتوانید واقعاً دقیق عمل کنید، باید مشخصه‌های تعیین‌شده برای سنسور دما را بررسی نمایید و سپس، مقاومت سنسور را در دماهای پایین، متوسط و بالا اندازه‌گیری کنید تا مشخص شود که آیا این مقادیر با مشخصه‌های تعیین‌شده برای آن همخوانی دارند یا خیر. ممکن است سنسوری که در دمای سرد به خوبی کار می‌کند، با افزایش دما و گرم‌شدن عملکرد خوب خود را از دست بدهد و برعکس آن هم ممکن است صادق باشد. در هر صورت، این سنسور دقیق نیست و باید تعویض شود.

مشخصه‌های مربوط به مقاومت و یا ولتاژ برای سنسور دمای هوا در موتور خودروی خود را می‌توانید در دفترچه‌های راهنمای آن بیابید.

تعویض/تعمیر/تنظیم سنسور دمای هوا

سنسور دمای هوا یک دستگاه حالت جامد و صلب است که تنظیم آن ممکن نیست. اما در صورتی که یک سنسور همچنان در شرایط کاری خوب خود قرار داشته باشد، اگر کثیف شود می‌توانید آن را تمیز کنید تا دوباره به درستی کار کند. می‌توان آلودگی‌ها را از نوک سنسور زدود. برای این کار (1) سنسور را از منیفولد ورودی باز کنید و (2) اسپری مخصوص قطعات الکترونیکی را بر روی نوک سنسور بپاشید. در مورد سنسورهایی که در درون یک سنسور MAF نصب شده‌اند، می‌توان عنصر حسگر سیمی را با استفاده از شوینده‌های ائروسولی مخصوص برای قطعات الکترونیکی تمیز کرد. از هیچ نوع شوینده دیگری برای این کار استفاده نکنید، زیرا ممکن است به بدنه پلاستیکی سنسور لطمه بزند یا مواد شیمیایی از خود بر جای گذارد که در حین رانندگی مشکلاتی را برای شما ایجاد می‌کنند.

در صورتی که سنسوری مقادیر مورد نظر را در چارچوب تعیین‌شده قرائت نمی‌کند یا خراب شده است، باید آن را عوض کنید. خوشبختانه بیشتر سنسورهای دمای هوا خیلی گران نیستند (قیمت این سنسورها معمولاً کمتر از 30 دلار است). همواره نمایندگی‌ها برای این قطعات، خدمات پس از فروش ارائه می‌کنند. بنابراین، پیش از خرید در بازار چرخی بزنید و قیمت‌ها را با هم مقایسه کنید. معمولاً افراد کمی هستند که می‌توانند این سنسورها را تعویض کنند، مگر آن‌که این سنسور در زیر بسیاری از قطعات دیگری جای گرفته باشند که برای تعویض سنسور، مجبور باشید تا همه آن‌ها را باز کنید.

در تعویض سنسور دمای هوا دقت کنید تا بیش از اندازه آن را سفت نکنید، زیرا این کار می‌تواند به بدنه سنسور یا رزوه‌هایی که در منیفولد پلاستیکی مکش صدمه وارد نماید.

در نظر داشته باشید که شما میتوانید تمامی قطعات لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا را از مجموعه ما تهیه کنید برای این کار فقط کافیست که با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید تا شما را در این زمینه راهنمایی کنند.