انواع سنسور مپ (MAP) و بررسی ساختار فنی آن‌ها

سنسور مپ (MAP) قطعه‌ای در سیستم انژکتور است که فشار هوای منیفولد ورودی موتور را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را برای تنظیم دقیق سوخت و جرقه در اختیار ECU قرار می‌دهد. این سنسور بر اساس تکنولوژی ساخت به دو نوع اصلی سیلیکونی و خازنی (کپسولی) تقسیم می‌شود و در بیشتر خودروهای تولید داخل ایران به کار می‌رود. برای آشنایی با سایر روش‌های اندازه‌گیری هوای ورودی می‌توانید به مقاله  انواع سنسور اندازه‌گیری مقدار هوای ورودی مراجعه کنید. شناخت دقیق این سنسور یکی از مهارت‌های پایه در دوره تنظیم موتور خودرو داخلی ایمگ دانشگاه شریف است. در این مقاله، نحوه عملکرد سنسور مپ، انواع آن و تفاوتش با سنسور TMAP بررسی می‌شود.

وظیفه و نقش سنسور مپ در مدیریت سوخت خودرو چیست؟

سنسور مپ یکی از سنسورهای پراهمیت در مدیریت سوخت و جرقه خودرو های کلاس متوسط است. اطلاعات این سنسور برای اندازه‌گیری مقدار هوای ورودی به موتور مورداستفاده قرار می‌گیرد.
البته همانطور که در معرفی انواع روش اندازه‌گیری مقدار هوای ورودی در موتور اشاره شد . استفاده از اطلاعات این سنسور دقت بالایی ندارد اما پاسخ گوی سیستم‌های معمولی است.

نحوه عملکرد و مبنای کار سنسور مپ MAP

فشار هوای منیفولد ورودی با تغییر موقعیت دریچه گاز تغییر می‌کند. دریچه گاز در حالت باز، فشار منیفولد تقریباً مشابه فشار اتمسفر است. در کاهش سرعت یا در حالت بیکار، فشار منیفولد زیر فشار اتمسفر است، بنابراین خلأ ایجاد می‌کند.
در مواردی که از توربو یا سوپر شارژ استفاده می‌شود، در شرایط بار جزئی یا کامل، فشار منیفولد ورودی از فشار اتمسفر بالاتر می‌رود.
همچنین میزان اکسیژن و فشار هوا با اختلاف ارتفاع تغییر می‌کند . واحد مدیریت سوخت و جرقه (ECU موتور ) باید بتواند با بررسی اطلاعات مربوط به جریان هوا مانیفولد ورودی، تغییراتی در جریان سوخت ورودی به موتور ایجاد کند، ، سیستم تزریق سوخت ممکن است در موارد زیر به اطلاعات سنسور فشار هوا نیازمند باشد:

• اندازه‌گیری فشار هوای محیط (فشار جو)
• اندازه‌گیری فشار مانیفولد ورودی

معمولاً سنسوری که فشار هوا در مانیفولد را اندازه‌گیری می‌کند MAP نامیده می‌شود. سنسور مپ MAP در حالت خاموش بودن موتور تقریباً عدد فشار جو را نیز نشان می‌دهد؛ بنابراین از اطلاعات آن می‌توان استفاده کرد.
اگرچه برخی سیستم‌های انژکتوری سنسور فشار هوای محیط که به آن Baro meter می‌گویند را در محل دیگری (مثلاً داخل ECU موتور ) قرار می‌دهند.

انواع سنسور مپ MAP بر اساس تکنولوژی ساخت

سنسورهای مپ را به روش‌های مختلف می‌توان دسته‌بندی کرد. شکل 1 این روش دسته‌بندی را نشان می‌دهد.

شکل 1- انواع سنسورهای MAP

سنسور فشار مطلق منیفولد (MAP) ممکن است از یک دیافراگم خازن سرامیکی،؛ یا؛کپسول یا کریستال پیزورزیستیو باشد. این سنسور از نظر ساختار در یک طرف به صورت آب بندی شده است و طرف دیگر به فضای منیفولد ورودی متصل است . ین محفظه حسگر همچنین حاوی مدارهای تهویه سیگنال است.
تغییرات فشار در منیفولد باعث انحراف سنسور و تغییر سیگنال بازگشت آنالوگ یا دیجیتال آن به کامپیوتر می شود. با افزایش فشار هوا، سنسور مپ MAP سیگنال بازگشت ولتاژ یا فرکانس بالاتری را به کامپیوتر تولید می‌کند.

سنسور TMAP چیست و چه تفاوتی با MAP دارد؟

معمولاً سنسورهای MAP علاوه بر اندازه‌گیری فشار هوای ورودی، دمای هوای ورودی را نیز اندازه‌گیری می‌کنند. به همین دلیل برای تفکیک این سنسورها حرف T به جلوی آن اضافه می‌کنند و آن را به‌صورت TMAP نشان می‌دهند.

سنسور مپ سیلیکونی (Silicon Diaphragm)؛ ساختار و عملکرد

این متداول‌ترین انواع سنسور MAP است خروجی آن یک ولتاژ آنالوگ DC (متغیر) است. شکل 2 نمونه‌ای از این سنسور را نشان می‌دهد.

1- واحد سیلیکونی 2- محفظه مرجع خلایی 3- فشار مانیفولد هوا
شکل 2- سنسور مپ MAP از نوع سیلیکونی

برای بررسی دقیق‌تر این سنسور به شکل 3 توجه کنید.

1- اتصالات سمی 2- واحد سیلیکونی 3- محفظه فشار 4- بدنه 5- روغن سیلیکونی آب‌بندی
6- دیافراگم 7- صفحه شیشه‌ای 8- واحد سرامیکی 9 – واحد صفحه مثبت 10- مقاومت‌های پیزو
شکل 3- نمونه از سنسور مپ MAP نوع سیلیکون دیافراگم

یک طرف صفحه سیلیکونی در معرض خلأ موتور و طرف دیگر در معرض خلأ کامل قرار دارد. چهار مقاومت متصل به صفحه دیافراگم سیلیکونی وجود دارد که با اعمال فشار به آن ، مقاومت آنها تغییر می‌کند. این نوع مقاومت ها را مقاومت های پیژو الکتریک مینامند. مقاومت ها به صورت پل وتستون به هم متصل شده و سپس به تقویت کننده متصل می شوند که ولتاژی خروجی قابل قبولی ایجاد شود. شکل 3 مدار داخلی این سنسور را به صورت ساده نشان میدهد.

منحنی خروجی این سنسور به‌صورت تغییرات آنالوگ ولتاژ خواهد بود. شکل 4 نمونه‌ای از این منحنی را نشان می‌دهد.

1- محدوده دور آرام 2- محدوده حداکثر باز بودن دریچه گاز 3- کاهش شتاب ناگهانی
شکل 4- نمونه منحنی خروجی سنسور MAP از نوع آنالوگ

فیلم 1 عملکرد این سنسور را نشان میدهد.

فیلم 1-عملکرد سنسور MAP

سنسور مپ از نوع کپسول خازنی (Capacitor Capsule)

سنسور فشار خازنی از یک دیافراگم برای تشکیل یک عنصر حساس به فشار با ظرفیت متغیر استفاده می‌کند. هنگامی که دیافراگم بر اثر نیرو تغییر شکل می‌دهد، ظرفیت آن نیز براین‌اساس تغییر می‌کند. مدار اندازه‌گیری سنسور تغییر ظرفیت مربوط به فشار را به سیگنال الکتریکی متناظر تبدیل می‌کند. این سنسور توسط که برخی شرکت‌های خودرو ساز استفاده می شود از دو صفحه سرامیکی (آلومینایی) با یک فاصله واشر عایق در مرکز برای ایجاد یک خازن استفاده می‌کند. تغییر در خلأ موتور باعث انحراف صفحات می شود که باعث تغییر در ظرفیت خازن می شود. سپس قطعات الکترونیکی در سنسور یک سیگنال خروجی فرکانس دیجیتالی متفاوت تولید می کنند که متناسب با خلأ موتور است. شکل 5 اجزا داخلی این نوع سنسور را نشان میدهد.

1- محل اتصال سیم 2- صفحه الکترود 3- عایق 4- صفحه الکترود 4- محل اتصال سیم
5- دیافراگم از جنس آلومینا 6- مسیر انتقال فشار
شکل 5- اجزا داخلی سنسور MAP از نوع خازنی

مدارهای اندازه‌گیری حسگر فشار خازنی عمدتاً دو نوع هستند: نوع تغییر فرکانسی و نوع تغییر ولتاژ

شکل 6 منحنی سنسور مپ MAP از نوع دیجیتال را نشان می‌دهد.

شکل 6- منحنی سنسور مپ از نوع دیجیتال (خازنی – فرکانسی)

همانطور که در شکل 6 مشاهده می‌شود تغییرات ولتاژ به‌صورت فرکانسی بین ولتاژ 0 الی 5 ولت تغییر می‌کند. تغییرات فشار سبب تغییرات فرکانس خواهد شد. شکل 7 نمونه‌ای از اثر تغییرات فشار را منحنی این نوع سنسور نشان می‌دهد.

1- فشار مانیفولد نزدیک به جو = فرکانس نوسانات زیاد = موتور خاموش با دریچه گاز حداکثر با سرعت متوسط
2- فشار مانیفولد حداقل = فرکانس نوسانات کم = دور آرام
شکل 7- تغییرات منحنی سنسور مپ MAP از نوع دیجیتال

تفاوت در تکنولوژی ساخت سنسورها باعث تغییر در سیگنال‌های ارسالی می‌شود. برای یادگیری نحوه تفسیر این سیگنال‌ها در دستگاه دیاگ، به مقاله تحلیل پارامترهای سنسور مپ مراجعه کنید. و همچنین اگر می‌خواهید بدانید خرابی این سنسور چگونه باعث ریپ زدن یا لرزش موتور می‌شود، حتماً مقاله علائم خرابی سنسور مپ  را مطالعه کنید.

سوالات متداول

سنسور مپ (MAP) چیست؟

سنسور مپ قطعه‌ای در سیستم انژکتور خودرو است که فشار هوای مانیفولد ورودی موتور را اندازه‌گیری می‌کند و این اطلاعات را برای مدیریت دقیق‌تر سوخت و جرقه در اختیار ECU موتور قرار می‌دهد.

سنسور مپ چند نوع دارد؟

سنسور مپ بر اساس تکنولوژی ساخت به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: نوع سیلیکونی (Silicon Diaphragm) که خروجی آن ولتاژ آنالوگ است، و نوع کپسول خازنی (Capacitor Capsule) که خروجی آن به‌صورت فرکانس دیجیتال است.

سنسور مپ چگونه کار می‌کند؟

با تغییر فشار هوا در منیفولد ورودی، سنسور مپ منحرف شده و سیگنال بازگشتی آنالوگ یا دیجیتال متناسبی به کامپیوتر (ECU) ارسال می‌کند؛ با افزایش فشار هوا، ولتاژ یا فرکانس سیگنال بازگشتی نیز بالاتر می‌رود.

تفاوت سنسور TMAP با MAP چیست؟

سنسور TMAP علاوه بر اندازه‌گیری فشار هوای ورودی مانند سنسور MAP، دمای هوای ورودی را نیز اندازه‌گیری می‌کند؛ به همین دلیل حرف T به ابتدای نام آن اضافه شده است.

نویسنده: مهندس بهروز خطیبی