Расходомер воздуха, датчик массового расхода воздуха

Экологические требования к современным двигателям внутреннего сгорания предполагают поддержание определенного (стехиометрического) соотношения воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси на всех режимах работы. Только в этом случае каталитический нейтрализатор полностью удаляет вредные вещества в отработавших газах.

Для поддержания стехиометрического соотношения компонентов топливно-воздушной смеси требуется точная информация о количестве (расходе) всасываемого воздуха, которую предоставляет расходомер воздуха. Мерой расхода может выступать как объем, так и масса всасываемого воздуха. В зависимости от этого различают два способа определения расхода воздуха: механический и тепловой.

Механический способ основан на измерении объема воздуха пропорционального перемещению заслонки. Тепловой способ предполагает измерение массы воздуха в соответствии с изменением температуры чувствительного элемента.

Расходомер воздуха устанавливается во впускной системе между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой двигателя. Ведущим производителем расходомеров воздуха является фирма Bosch.

Механический расходомер воздуха

Механический расходомер воздуха использовался в системах распределенного впрыска Jetronic, а также объединенных системах впрыска и зажигания. В системе K-Jetronic расходомер воздуха обеспечивает количественное регулирование топливно-воздушной смеси и представляет собой напорный диск, механически соединенный с плунжером дозатора-распределителя.

В системе KE-Jetronic в механическую схему расходомера воздуха включен элемент электронного управления – потенциометр. Более совершенный механический расходомер устанавливался в системе L-Jetronic.

Конструктивно механический расходомер включает корпус с демпфирующей камерой, измерительную заслонку, возвратную пружину, демпфирующую заслонку, потенциометр и обводный канал с винтом качества.

Принцип работы расходомера воздуха построен на перемещении измерительной заслонки пропорционально величине потока воздуха. Измерительная заслонка, демпфирующая заслонка и потенциометр размещены на одной оси, обеспечивающей прямую связь между перемещением заслонки и изменением сопротивления потенциометра.

Конструктивно потенциометр выполнен в виде керамической подложки, на которую нанесены резисторные дорожки. К дорожкам прижат ползунок потенциометра. На потенциометр подается напряжение, изменяющееся в соответствии с сопротивлением. Изменение напряжения учитывается электронным блоком управления как объемная характеристика всасываемого воздуха. Для корректировки показаний расходомера в систему управления включен датчик температуры входящего воздуха.

В настоящее время механические расходомеры на двигатели внутреннего сгорания не устанавливаются.

Термоанемометрический расходомер воздуха

Более совершенными являются расходомеры воздуха, построенные на тепловом способе определения массового расхода воздуха, т. н. термоанемометрические расходомеры воздуха (от «анемо» - ветер). Они не имеют подвижных механических частей, характеризуются высоким быстродействием, точностью и в силу особенности конструкции не зависят от температуры воздуха.

Термоанемометрический расходомер воздуха (другое наименование – датчик массового расхода воздуха, ДМРВ) используется в современных системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей, в т.ч. в системе непосредственного впрыска топлива. Конструктивно расходомер воздуха включен в систему управления двигателем. В ряде систем управления двигателем расходомер воздуха не используется, а его функции выполняет датчик давления воздуха во впускном трубопроводе.

В зависимости от конструкции чувствительного элемента различают следующие виды термоанемометрических расходомеров:

• проволочный (Hot Wire MAF Sensor);
• пленочный (Hot Film Air Flow Sensor, HFM).

Основой проволочного термоанемометрического расходомера воздуха является чувствительный элемент – платиновая нагреваемая нить. Работа расходомера построена на поддержании постоянной температуры платиновой нити за счет нагрева электрическим током.

При движении потока воздуха через датчик чувствительный элемент охлаждается. Терморезистор увеличивает ток нагрева нити. Преобразователь напряжения преобразует изменение тока нагрева чувствительного элемента в выходное напряжение. Между выходным напряжением и массовым расходом воздуха существует нелинейная зависимость, которая учитывается блоком управления двигателем.

Для предотвращения загрязнения чувствительного элемента в работе проволочного расходомера предусмотрен режим самоочистки, при котором на неработающем двигателе платиновая нить кратковременно нагревается до температуры 1000°С.

Необходимо отметить, что в ходе эксплуатации расходомера толщина платиновой нити уменьшается, что приводит к снижению точности измерений.

Данного недостатка лишен пленочный расходомер воздуха, который пришел на смену проволочного датчика. Принцип действия пленочного расходомера аналогичен проволочному ДМРВ. Основное отличие заключается в конструкции чувствительного элемента.

Чувствительный элемент пленочного расходомера воздуха представляет собой кристалл кремния, на который нанесено несколько тонких платиновых слоев – резисторов: нагревательного резистора, двух терморезисторов, резистора датчика температуры воздуха.

Чувствительный элемент расположен в специальном воздушном канале, воздух в который поступает за счет разряжения. Высокая скорость потока предотвращает попадание в канал крупных частиц грязи и загрязнение чувствительного элемента. Конструкция воздушного канала позволяет определять массу как прямого, так и обратного (отраженного от закрытых клапанов) потока воздуха, что увеличивает точность измерения.

Нагревательный резистор поддерживает определенную температуру чувствительного элемента. По разнице температур на терморезисторах определяется масса всасываемого воздуха и направление воздушного потока. Выходным аналоговым сигналом расходомера является напряжение постоянного тока.

Вместо аналогового сигнала отдельные конструкции датчиков массового расхода воздуха генерируют цифровой сигнал, являющийся в системах управления более предпочтительным (не зависит от срока эксплуатации устройства и характеристик электрической цепи).

Сигналы пленочного расходомера используется блоком управления двигателем для определения следующих параметров:

• бензиновые двигатели – время впрыска, количество впрыскиваемого топлива, момент зажигания, порядок работы системы улавливания паров бензина;
• дизельные двигатели – время впрыска, порядок работы системы рециркуляции отработавших газов.

Материалы: http://systemsauto.ru/electric/airflow.html

Двигатель современного автомобиля способен развивать максимальную мощность и крутящий момент только при правильном и точном смесеобразовании. Потому важную роль в обеспечении работы силового агрегата играет расходомер воздуха – небольшой узел, регулирующий количество подаваемого в цилиндры воздуха.

Расходомер воздуха бывает нескольких видов с разными методами измерения объема воздуха. Узел более старой конструкции использует так званую трубку Пито и называется лопаточным расходомером. В нем специальная пластина отклоняется под воздействием движения воздуха. На оси пластины смонтирован потенциометр, меняющий свое сопротивление в зависимости от ее отклонения.

В более совершенных расходомерах применяется термоанемометрический измеритель. В такой конструкции предусмотрен тонкий платиновый теплообменный элемент. Чем больший объем воздуха проходит через данный узел, тем больше электричества нужно для сохранения разницы температур между элементом и воздухом. Диаметр платинового элемента составляет 0,07 мм. Отметим, что со временем на нем появляются отложения, изменяющие характеристики работы. Потому для борьбы с этим явлением элемент способен самоочищаться, нагреваясь после остановки мотора на короткое время до температуры 1000-1100 градусов.

Последнее слово техники – термоанемометрические расходомеры, в которых предусмотрен пленочный измеритель воздуха. Нагревательными и измерительными элементами узла являются кристаллы кремния с напыленными на них тонкими платиновыми слоями. Реже встречается выхревой тип. В этих деталях измеряется частота завыхрений, появляющихся за выступом в стенке впускного канала. Обратите внимание, что многие современные автомобили иностранного производства лишены описанного узла. Его заменяет датчик абсолютного давления во впускном коллекторе.

Как и любой другой узел, расходомер воздуха подвержен износу и может сломаться. О его выходе из строя свидетельствуют такие признаки: непостоянный холостой ход; медленный набор скорости и появление провалов; повышение или понижение оборотов холостого хода; увеличение расхода топлива. Также мотор машины может, не заводится вообще. Лопаточный вид обычно выходит из строя через износ токопроводящих поверхностей потенциометра или попадание масла на рабочие поверхности.

В первом случае сигнал от расходомера воздуха передается в ЭБУ с перебоями и в искаженном виде. Второй фактор ведет к заклиниванию заслонки. Термоанемометрический вид может не работать вследствие обрыва питающих проводов, а также после некачественного его обслуживания. Внутренности этого агрегата очень чувствительны, потому не стоит пытаться их почистить или даже протереть от грязи. Можно разве что продуть его при помощи компрессора. Этот тип расходомеров воздуха является неремонтируемым. Потому при симптомах поломки можно только проверить контакты.

Более точную информацию о наличии и сути неисправности поможет диагностическая система, которая имеется почти на всех современных авто. Минусом такой диагностики является то, что для расшифровки неисправности, кроющейся за сигналом Check Engine, необходимо посетить СТО или приобрести борткомпьютер. Радикальный способ проверки работспособности расходомера воздуха – замена его новым. Если же подобная мера не приносит результата, то необходимо искать поломку в другом месте.

При обнаружении неработоспособности расходомера воздуха рекомендуется заменить его новым узлом. Поддаются восстановлению только детали лопаточного типа. В них можно очистить пластину от загрязнений с использованием жидкости для чистки карбюраторов. Потенциометр «возвращают» к жизни путем перемещения контактной дорожки или подгибанием токосъемных пластин.

В обоих случаях целью операции является перемещение «маршрута» движения наконечника на неповрежденную часть дорожки. Некоторые специалисты «ремонтируют» расходомер воздуха путем отключения его питания. Такого делать не стоит, так как это неизбежно приводит к увеличению расхода бензина.

Расходомеры воздуха термоанемометрического типа ремонту не поддаются. Единственным вариантом является их восстановление на производстве изготовителя.

Для продления срока службы расходомера воздуха следует соблюдать несколько простых правил эксплуатации. Для этого следует вовремя менять воздушный фильтр. Также влияет на ресурс этого узла состояние поршневых колец и сальников клапанов. Дело в том, что вследствие их износа, масло попадает в картерные газы, оседая при этом на деталях расходомера. Потому при эксплуатации машины с изношенной цилиндро-поршневой группой будьте готовы к скорой поломке расходомера воздуха.

Материалы: http://www.mirautoas.com/2009-12-18-18-38-26/230-rashodomer-vozduha.html

Для того чтобы двигатель мог уверенно работать в любых режимах, необходимо, чтобы он получал оптимальный состав горючей смеси. Как известно, одного лишь топлива двигателю маловато, ему нужен еще и воздух. В различных режимах работы мотора требуется разного соотношения кислорода и бензина. За это отвечает расходомер воздуха.

Это датчик массового расхода воздуха. Он определяет количество кислорода, которое необходимо для заполнения цилиндров двигателя автомобиля при различных режимах работы. Установлено это устройство во впускном тракте. Найти его можно после воздушного фильтра, во впускном патрубке, или же на корпусе самого фильтрующего элемента. В работе системы впрыска – это главная система.

Этот датчик необходим, как уже было сказано, для измерения идеального количества кислорода, который поступает в двигатель. Так, ДМРВ рассчитывает нужное количество и тут же отсылает эти данные на ЭБУ. Тот проводит расчеты необходимого количества топлива.

Чем сильнее водитель нажимает на педаль акселератора, тем большее количество воздуха поступит в камеры сгорания силового агрегата. Датчик расхода сразу же фиксирует это, а затем посылает команду основному компьютеру, чтобы тот отправил в цилиндры больше горючего.

Если автомобиль движется равномерно, то в этом режиме кислород тратится в небольших объемах, а значит, и расход топлива не будет большим. За этим следит этот самый расходомер воздуха.

Вместе с техническим прогрессом совершенствуется и конструкция этих приборов. В начале развития автомобильной отрасли для этих целей применяли трубку Пито. Также подобное устройство называли лопаточный расходомер воздуха. В качестве основного элемента использовали тонкую пластинку. Она была мягко закреплена. Поток воздуха изгибал пластинку. Потенциометр, который также был встроен в схему, мог измерять, насколько сильно изогнута пластинка (измерялось сопротивление). Это было сигналом для основного блока управления.

По этому же принципу работали эти приборы на многих немецких автомобилях. Так, если вскрыть расходомер воздуха "БМВ" 80-х годов выпуска, то там можно найти датчик с именно таким устройством. Естественно, на современных авто стоят системы с другим устройством.

Среди самых современных и распространенных на многих автомобилях устройств выделяют пластинчатые измерители. В этом приборе в качестве базового элемента применяется теплообменник с двумя платиновыми пластинами. При помощи электричества пластина нагревается. Одна пластина рабочая, а другая – контрольная. Принцип работы этой конструкции основан на сохранении температур на каждой из пластин, при этом температура должна быть максимально одинаковой. Эти устройства можно встретить на большинстве автомобилей, данная технология очень популярна. Только теперь вместо мембран применяется проволочка из платины. Расходомер воздуха "Мерседеса" действует по такому же принципу.

Работает это следующим образом. Когда поток воздуха проходит через теплообменник, то он охлаждает рабочую пластину из платины. Для поддержания на этой пластине такой же температуры, что и на контрольной, на нее подается больший ток. Изменение тока и является теми данными, что нужны ЭБУ.

Еще один расходомер воздуха – это устройство с пленочными измерителями. Рабочими элементами здесь выступают пластины из кремния с платиновым напылением. Такая технология используется недавно, поэтому эти конструкции еще не слишком распространены.

Еще существуют устройства с вихревыми измерителями. Работа их построена на измерении частот завихрений, которые создаются на некотором расстоянии сзади выступа во впускном клапане.

Самая современная конструкция – расходомер мембранного типа. Здесь применяется очень тонкая мембрана, которая помещена в воздушный поток. С одной и с другой стороны устанавливаются датчики температуры. Когда автомобиль движется, стороны не могут охлаждаться равномерно. Разница температур затем отправляется на ЭБУ для дальнейших расчетов.

В современных иномарках такой датчик и вовсе может отсутствовать, вместо него применяют систему абсолютного давления.

В автомобиле нет ничего вечного, датчик расходомера воздуха тоже выходит из строя, причем регулярно. Многие автолюбители обсуждают на форумах эту проблему.

Как можно узнать, что это важное устройство начало выходит из строя? Очень просто. Те показатели, что измеряет этот элемент, очень важны в процессе правильного приготовления рабочей смеси топлива и воздуха. Неисправности ДМРВ приводят к серьезным нарушениям работы мотора, а то и вовсе двигатель запустить невозможно.

Если расходомер вышел из строя, то может загореться лампа на приборной панели, предлагающая проверить двигатель. Также неполадки влекут за собой повышенный расход топлива, резкий спад мощности силового агрегата. Например, когда выходит из строя расходомер воздуха "Ауди", это ко всему прочему сопровождается снижением динамических характеристик немецкого авто, становится очень трудно завести двигатель, в режиме холостого хода нет стабильности оборотов.

Опытный автолюбитель скажет, что это стандартные признаки, которые могут быть никак не связаны с ДМРВ. Да, это так. Но первое, что стоит проверить при таких симптомах – это ДМРВ.

Современная практика диагностики предполагает применение нескольких способов проверки. Первый метод – необходимо просто отключить питание датчика. Для этого просто отсоединяют разъем и заводят двигатель. После этого ЭБУ уведомит о серьезных проблемах. Топливо будет продолжать подаваться, но при помощи дроссельной заслонки.

Далее необходимо набрать обороты до 1500, а затем рекомендуется поехать на машине. Если агрегат стал работать гораздо резвей и динамичней, значит, во всем виноват именно ДМРВ.

Второй способ предусматривает использование мультиметра. Прежде чем начать тестирование, необходимо помнить, что способ актуален не для всех датчиков. Таким методом можно проверить только расходомер воздуха Bosch.

Первым делом необходимо настроить тестер на 2 В и перевести его в режим постоянных напряжений. В схеме от "Бош" четко сказано, что ДМРВ должен иметь четыре провода. Так, по желтому проводу подается сигнал, серо-белый – напряжение, зеленый – это земля, розово-черный запитывается вместе с главным реле.

Теперь красный щуп тестера необходимо присоединить к желтому проводу. Черный щуп подключается к зеленому проводу. Двигатель перед этими измерениями необходимо заглушить, а вот зажигание выключать не нужно. Далее замеряется напряжение.

Если элемент в рабочем состоянии, то тестер покажет 101-102. Допустимые показания – 102-103. Это верхний предел, при котором требуется ремонт расходомера воздуха. Если на экране тестера 105 и более, тогда датчик сломан, требуется замена.

Третий метод подразумевает диагностику только по внешним признакам. Для того чтобы визуально диагностировать поломку, следует очень внимательно исследовать внутреннюю полость патрубка, на котором закреплен датчик. Эта поверхность должна быть максимально чистой и сухой.

Нужно заметить, что самая частая причина, по которой ДМРВ выходит из строя, это банальная грязь, что попадает на рабочий участок. Этим часто страдает расходомер воздуха "Ауди".

Чтобы исключить попадание грязи, следует проводить регулярную замену фильтров. Кроме этого, на поверхности датчика можно увидеть следы масла. Это говорит о том, что в двигателе превышена норма масла или же есть неполадки в вентиляционной системе картера.

На следующем шаге необходимо снять датчик. Чтобы выполнить демонтаж, понадобится рожковый ключ. Откручивается два болта и элемент снимается из корпуса фильтра для очистки кислорода.

В момент демонтажа необходимо убедиться в наличии полиуретанового уплотнителя. Он зачастую вынимается вместе с датчиком. Кольцо необходимо, чтобы защитить систему от завоздушивания. Если его нет ни в патрубке, ни в датчике, значит причина в отсутствии этого кольца.

Если кольца нет, то грязь будет попадать в полость детали, что не считается допустимым.

В большинстве случае ремонту эти приборы не подлежат. Их просто заменяют на аналогичный или же универсальный. Ремонту поддаются лишь те, которые применяют принцип трубки Пито. Часто случаются загрязнения, которые могут затруднять ход пластинки.

Справиться с грязью можно при помощи специальных спреев, которые используются для промывки карбюраторов. В редких случаях можно восстановить работу этого переменного резистора, установив его на плату с контактами. Иногда удается справиться с этой проблемой просто подогнув пластины так, чтобы наконечник работал по еще не изношенной части площадки.

Многие специалисты на СТО предлагают отключения устройства от блока ЭБУ. Однако при этом ничего хорошего не получится.

Не поддаются ремонту и термоанемометрические расходомеры. А вот расходомер воздуха Bosch можно попробовать вылечить.

Если датчик ремонту не подлежит, выход один – замена. Заменить датчик очень просто. Для этого необходимо отключить зажигание, снять разъем. Затем откручиваются винты крепления и отсоединяется шланг впускного тракта, который подсоединен к корпусу фильтра. Далее датчик можно смело снимать, а вместо него устанавливать новый. По этой инструкции можно заменить любой расходомер воздуха. "Опель" - не исключение.

Для того чтобы этот прибор служил верой и правдой подольше, необходимо вовремя менять воздушные фильтры и постоянно следить за техническим состоянием двигателя. Чтобы продлить датчику жизнь, также можно отремонтировать двигатель. Зачастую слишком изношенные поршневые кольца и сальники клапанов могут приводить к преждевременной смерти ДМРВ.

Чистить датчик рекомендуется лишь тогда, когда грязью покрылись платиновые спирали. Очень важно, что при очистке запрещено касаться этих проволочек или спиралек руками. Также не подойдет для процедуры зубная щетка.

Перед тем как проверить расходомер воздуха, желательно снять и тщательно вымыть его. Возможно, это будет простым решением проблемы, так как контакты часто загрязняются.

Первым делом необходимо демонтировать датчик. Затем его разбирают. Когда все сделано, т. е. видны спирали, можно при помощи карбюраторного очистителя в виде спрея немного прыснуть на спиральки. Если он новый, и в нем еще высокое давление, то лучше брызгать с небольшого расстояния, так спиральки не повредятся.

Как оказалось, расходомер – это очень важный датчик, а при должном обслуживании он не будет часто выходить из строя.

Материалы: http://fb.ru/article/225526/rashodomer-vozduha-datchik-rashodomera-vozduha