Датчик детонации Subaru Forester

Датчик детонации Subaru Forester

Возникновение детонационного сгорания в рабочей камере вызывает разрушающее воздействие на двигатель Subaru Forester и связанные с ним узлы. Поэтому ЭБУ корректирует работу мотора таким образом, чтобы исключить неоптимальное воспламенение топливовоздушной смеси.

Для определения появления детонации служит специальный датчик. От его состояния зависит качество работы силового агрегата и ресурс мотора и сопутствующих узлов.

Главные признаки неисправности дроссельного датчика

На частичную или полную поломку этого устройства указывают следующие признаки:

1. На холосто ходу (ХХ) обороты всегда непостоянны. Мотор само по себе, то разгоняется, то чуть ли не глохнет.
2. При резком сбрасывании педали газа во время переключения скорости, ДВС глохнет.
3. Мощность двигателя значительно уменьшена. Машина не тянет ни в гору, ни по прямой.
4. Расход топлива стал больше, чем был.
5. Даже если плавно нажимать на педаль газа, разгон транспортного средства идет рывками.

На некоторых автомобилях на панели приборов загорится значок Check Engine (Чек энджайн) и через некоторое время потухнет, потом опять засветится. Если горит ЧЕК, то надо сделать диагностику, мало ли что может быть причиной неполадок в работе всего силового агрегата.

Минусы салона «Субару Импреза»

Дешевая пластмасса всех оттенков серости, отсутствие намеков на выразительность, аскетизм оснащения — даже для 2009-2010 годов она выглядела тускло, а сейчас даже тусклость затерлась. Когда даже начальный Solaris краше — это нехороший звоночек: Solaris-то играет в другой лиге.

Аналогично с оснащением. По части мультимедиа и всякой электроники «японцы» никогда особо не выделялись (кроме Nissan Primera, пожалуй – пионер в деле камер заднего вида), и Impreza это правило наглядно подтверждает. Максимум, который она может предложить, — климат-контроль, радио да управление музыкой с руля.

Ну, корректор фар там есть еще. Электропривод зеркал. Кнопка «аварийки».

Бедность не порок, конечно, но Jetta тех лет технологичнее, а даже какой-нибудь Auris наряднее. И просторнее.

Impreza для езды с пассажирами — не самый очевидный вариант: уж лучше Corolla или та же Jetta, там хоть «воздух» сзади присутствует. Аналогично с багажником: у хэтча там откровенно никакие 310 литров, у седана — чуть больше 400, что тоже ни в какие ворота.

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.

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

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.

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).

Ресурс и причины поломок

Горизонтально-оппозитные двигатели «Субару» принято называть «боксерами» из-за специфики движений поршней, они напоминают движения рук боксеров-соперников. К достоинствам этих ДВС относятся высокая прочность, хорошая сбалансированность, минимальная вибрация при работе, ресурс, достигающий миллиона км. На практике двигатели Subaru Impreza служат без капремонта 250 тыс. км и больше. На форумах можно найти отзывы автовладельцев, которые за 300 с лишним тыс. км пробега меняли только прокладки крышки ГБЦ.

Правда, к двигателям с турбонаддувом, которые разработаны специально для спортивных авто, это не относится. Все модификации двигателей EJ20T подвергаются интенсивным нагрузкам и часто нуждаются в переборке уже после 100–150 тыс. км пробега, а иногда и капитальный ремонт не помогает, агрегат просто не подлежит восстановлению. Самыми надежными считаются двигатели объемом до 2 литров – EJ15, EJ16, EJ18. Но Subaru Impreza с двигателями 2.0 популярнее, поскольку мощнее. Ресурс двигателей серии FB, как утверждают инженеры Subaru, увеличен на 30 % в сравнении с предыдущим поколением. Основной недостаток двигателей Subaru EJ и EL – обусловленная конструктивными особенностями сложность обслуживания. В моделях линейки FB упрощен доступ к двигателю для обслуживания, цепь ГРМ стала необслуживаемой.

Двигатели Subaru Impreza, как и любые бензиновые ДВС, страдают из-за использования некачественного бензина и масла, несвоевременной замены масла, агрессивного вождения, работы на максимальных оборотах коленвала. Внутренняя поверхность цилиндров подвержена химической коррозии, которую может спровоцировать высокое содержание серы в бензине, и механическому абразивному износу (абразивные включения содержит нагар). В результате этих процессов быстрее изнашиваются поршневые кольца, возрастает расход масла. При использовании масла низкой вязкости поршни заклинивает, слишком высокая вязкость приводит к масляному голоданию. Двигатели требовательны к прогреву, особенно зимой.

Для двигателей объемом меньше 2 л рекомендован 92-й бензин, объемом 2 л и больше 95–98-й. Масло нужно подбирать по сезону в соответствии с рекомендациями производителя, оптимальная частота замены – 7,5 тыс. км. Для полной замены требуется от 4 до 5 л моторного масла, в зависимости от модификации двигателя. Еще одна мера, способная продлить срок службы двигателя, – установка снизу дополнительной защиты картера.

На российских дорогах риск пробоя или деформации картера при наезде на препятствие довольно высок, к тому же в двигатель попадает изрядное количество грязи. В автомобилях Subaru Impreza штатная защита двигателя не всегда справляется со своей задачей. В случае ее повреждения можно приобрести контрактную. Выпускают конструкции для защиты картера и сторонние производители. Их изготавливают из стали, сплавов, композитных материалов. Они не только защищают от неблагоприятных механических и химических воздействий, но и затрудняют угонщикам доступ к проводке в подкапотном пространстве. При установке дополнительной защиты важно правильно подобрать ее в соответствии с модификацией кузова.

У разных двигателей есть характерные слабые места и типовые неполадки:

• в разных модификациях EJ20 – стук 4-го цилиндра, он возникает из-за несовершенства системы охлаждения. Непродолжительный (2–3 минуты) стук после запуска – нормальное явление. Стук на прогретой машине продолжительностью до 10 минут – тревожный симптом, указывающий на необходимость капитального ремонта.
• износ, люфт крышек клапанов и сальников распредвалов, приводящий к протечкам масла. Если неполадку своевременно не устранить, давление масла падает, возникают все симптомы масляного голодания;
• в турбированных версиях – глубокое залегание колец, приводящее к повышенному расходу масла;
• моделям линейки EJ25 присущи многие слабые места EJ20, но есть у них и свои недочеты. Более тонкие стенки цилиндров увеличенного диаметра подвержены перегреву, часто деформируется ГБЦ, текут прокладки. В модификациях EJ257 и EJ255 часто происходит проворачивание вкладышей;
• в FB20 катализатор очень уязвим, чувствителен к качеству бензина и уровню масла. В моделях, выпущенных до 2013 г., часто встречаются дефекты блока цилиндров, а закоксованные маслосъемные кольца обуславливают повышенный расход масла.

Пагубные последствия имеет эксплуатация авто с вышедшим из строя катализатором, неисправной системой охлаждения, несвоевременная замена топливных, воздушных, масляных фильтров, свечей. Напуганные мифами о сложности замены свечей зажигания в авто с горизонтально-оппозитными двигателями владельцы часто стараются оттянуть этот момент. На самом деле ни снимать, ни даже приподнимать двигатель для этой процедуры не нужно, достаточно отсоединить ряд расположенных сверху деталей. Процесс для модели GC8 с двигателем EJ205 демонстрируется на видео ниже. Со старыми свечами двигатель начинает троить, ухудшается его динамика, возрастает расход топлива и объем вредных выбросов, в конечном итоге мотор выходит из строя.

Еще одна проблема, не связанная с самим двигателем ­– обрыв, смещение его подушки (опоры), проявляется обычно ощутимой вибрацией. Замена подушек двигателя Subaru Impreza – довольно затратное мероприятие, но пренебрегать им нельзя, иначе последующий ремонт ДВС обойдется еще дороже. Можно сэкономить, если удастся найти контрактную подушку двигателя в хорошем состоянии. Существует множество моделей опор, поэтому перед покупкой важно убедиться в соответствии запчасти вашей модели авто.

Проверка датчика

В большинстве случаев при полной неработоспособности ДПДЗ, на приборной панели автомобиля высвечивается индикатор «check engine» сигнализирующий о неисправности данного датчика. При подключении диагностического оборудования можно точно определить виновника проблемы.

Как самостоятельно проводить диагностику автомобиля с помощью китайского сканера ELM327, читайте в нашей статье.

Но если такового не имеется, то проверку можно провести с помощью обычного мультиметра.

Процесс проверки

Проверку необходимо осуществлять со включенным зажиганием!

Первое что необходимо сделать — это проверить целостность цепи питания датчика. Для этого вынимаем разъем с ДПДЗ и замеряем напряжение между контактами «А» и «В». Напряжение должно составлять около 5В. Если все в норме приходим к следующему пункту.

Подключаем обратно разъем датчика. Для данной проверки понадобятся две иглы. Вставляем их между контактами «В» и «С» и замеряем напряжение. При закрытой заслонке напряжение должно быть 0,4-0,7В, а при полностью открытой 4-4,7В. Если показания не совпадают, то датчик вероятнее всего неисправен.

Проверка

Проверку датчика можно осуществить с помощью мультиметра или с помощью диагностического сканера. Так как сканером обладают не все автолюбители, а мультиметр есть практически у каждого, то мы приведем пример диагностики с помощью мультиметра.

Проверку необходимо осуществлять при включенном зажигании. Для проведения диагностики понадобится две швейные иголочки или булавки.

• Вставляем иголочки в контакт разъема

• Выставляем на мультиметре придел измерения постоянного напряжения 20В.

• Подключаем щупы мультиметра к иголкам.

• Показания на приборе должны быть в пределах почти 6 Вольт. Если показания ниже или вовсе отсутствуют, то датчик неисправен.

• Далее необходимо проверить целостность резистора. Для этого рукой поворачиваем дроссельную заслонку, показания на мультиметре должны уменьшаться и при полностью открытой заслонки должны быть равны примерно 4,5 Вольта.

Если показания скачут или пропадают, значит, датчик неисправен и требует замены.