Витратомір повітря

15

Витратомір повітря призначений для подачі інформації про кількості повітря, що поступає в циліндри двигуна внутрішнього згоряння на ЕБУ. Ці пристрої умовно ділять на кілька типів — механічні, плівкові (термоанемометричні і діафрагмові), датчики тиску. Перший тип вважається застарілим і використовується рідко, інші ж більш поширені. Існує ряд типових ознак і причин, за якими витратомір повністю або частково виходить з ладу. Далі ми з вами розглянемо їх, а також поговоримо про те, як виконати перевірку, ремонт або заміну витратоміра.

Зміст

  • Що таке витратомір
  • Ознаки і причини несправностей
  • Як перевірити витратомір

Що таке витратомір

Як зазначалося вище, витратоміри призначені для вказівки обсягу і регулювання споживаного двигуном повітря. Перед тим як перейти до опису принципу їх роботи, необхідно торкнутися питання типів. Адже саме від цього і буде залежати його робота.

Типи витратомірів

Витратомір повітря

Зовнішній вид витратоміра

Перші моделі були механічними і встановлювалися на наступні системи вприскування палива:

  • розподілене уприскування Jetronic;
  • об’єднана система електронного уприскування і електронного запалювання Motronic;
  • K-Jetronic;
  • KE-Jetronic;
  • L-Jetronic.

У корпусі механічного витратоміра розташовано демпфуюча камера, вимірювальна заслінка поворотна пружина, демпфуюча заслінка, потенціометр, а також байпас (обвідний канал) з налаштованим регулятором.

Крім механічних витратомірів також існують наступні типи більш просунутих приладів:

  • витратомір з гарячою ниткою;
  • витратомір з плівковим термоанемометрів;
  • витратомір з товстостінної діафрагмою;
  • датчик тиску повітря в колекторі.

Далі розглянемо принцип роботи перерахованих пристроїв.

Принцип роботи витратоміра

Витратомір повітря

Схема механічного витратоміра. 1 – подача напруги від електронного блоку керування; 2 – датчик температури надходить повітря; 3 – підведення повітря від повітряного фільтра; 4 – спіральна пружина; 5 – втулка камера; 6 – заслінка демпфуючої камери; 7 – подача повітря до дросельної заслінки; 8 – заслінка напору повітря; 9 – обвідний канал; 10 – потенціометр

Почнемо з механічного витратоміра. Його принцип дії заснований на тому, наскільки переміститься вимірювальна заслінка в залежності від пропускається нею об’єму повітря. На одній осі з вимірювальною заслінкою є також демпфуюча заслінка і потенціометр (регульований дільник напруги). Останній виконаний у вигляді електронної схеми з напаяними резисторными доріжками. В процесі повороту заслінки повзунок переміщується по них, і таким чином змінюється опір. Відповідно, напруга, яке передає потенціометр вимірюється у відповідності з позитивним зворотним зв’язком, і передається на електронний блок управління. Щоб коригувати роботу потенціометра в його схему також включають датчик температури всмоктуваного повітря.

Проте механічні витратоміри в даний час вважаються застарілими, оскільки їм на зміну прийшли їх електронні аналоги. Вони не мають рухомих механічних частин, тому більш надійними, дають більш точний результат, а також їх робота не залежить від температури всмоктуваного повітря.

Інша назва таких витратомірів — датчик масової витрати повітря. У свою чергу вони поділяються на два типи в залежності від використовуваного чутливого елемента:

  • дротяний (Hot Wire MAF Sensor);
  • плівковий (Hot Film Air Flow Sensor, HFM).

Витратомір повітря

ДМРВ (датчик масової витрати повітря)

Детальніше

Витратомір повітря

Витратомір повітря з дротяним нагрівальним елементом (ниткою). 1 – температурний датчик; 2 – кільце датчика з дротяним нагрівальним елементом; 3 – прецизійний реостат; Qм – масовий витрата повітря в одиницю часу

В основі роботи пристроїв першого типу лежить використання нагрівається нитки з платини. Електрична схема постійно підтримує нитку в нагрітому стані (платина обрана з-за того, що метал володіє низьким питомим опором, не окислюється і не піддається впливу агресивних хімічних факторів). Конструкцією передбачено, що проходить повітря охолоджує її поверхню. Електрична схема має негативну зворотний зв’язок, відповідно до якої за міру охолодження нитки на неї подається більший електричний струм з тим, щоб підтримувати температуру на постійному рівні.

Також у схемі є перетворювач, завдання якого полягає в перекладі значення змінного струму в різниця потенціалів, тобто, напруга. Між отриманим значенням напруги і пропущеним об’ємом повітря є нелінійна експоненціальна залежність. Точна формула запрограмована в ЕБУ, і в відповідності з нею він приймає рішення про те, яку кількість повітря потрібно в той чи інший момент часу.

Конструкція дротяного витратоміра передбачає режим так званої самоочищення. При цьому платинова нитка розігрівається до температури +1000°С. В результаті розігріву з її поверхні випаровуються різні хімічні елементи, у тому числі пил. Однак внаслідок такого нагріву товщина нитки поступово зменшується. Це призводить, по-перше, до погрішностей в показаннях датчика, а по-друге, до поступового зносу самої нитки.

Витратомір повітря

Схема масового витратоміра повітря з плівковим термоанемометра. 1 — висновки електричного роз’єму, 2 — вимірювальний патрубок або корпус повітряного фільтра, 3 — обчислювальний контур (гібридна схема), 4 — вхід повітря, 5 — чутливий елемент датчика, 6 — вихід повітря, 7 — обвідний канал, 8 — корпус датчика.

Тепер розглянемо роботу плівкового датчика масового витрати повітря. Вони бувають двох типів — з плівковим термоанемометром і на основі товстостінної діафрагми. Почнемо опис з першого.

Він є результатом еволюції дротяного витратоміра, однак замість дроту в даному випадку в якості чутливого елемента використовується кристал кремнію, на поверхню якого напаяні кілька шарів платини, що використовуються в якості резисторів. Зокрема:

  • нагрівального резистора;
  • двох термічних резисторів;
  • резистора датчика температури всмоктуваного повітря.

За аналогією з дротяним витратоміром чутливий елемент розташований у каналі, через який проходить повітря. Він постійно знаходиться в підігрітому стані завдяки використанню нагрівального резистора. При попаданні повітря в канал змінює свою температуру, що фіксується за допомогою встановлених у двох кінцях каналу терморезисторів. Різниця в їх свідченнях на двох кінцях діафрагми є різницею потенціалів, тобто, постійною напругою (у межах від 0 до 5 В). Найчастіше цей аналоговий сигнал оцифровується у вигляді електричних імпульсів, які передаються безпосередньо на ЕБУ автомобіля.

Витратомір повітря

Принцип вимірювання масової витрати повітря плівковим термоанемометра. 1 – температурна характеристика при відсутності потоку повітря 2 – температурна характеристика при наявності потоку повітря; 3 – чутливий елемент датчика; 4 – зона нагріву; 5 – діафрагма датчика; 6 – датчик з вимірювальним патрубком; 7 – потік повітря; М1, М2 – точки вимірювання, Т1, Т2 – значення температури в точках вимірювання M1 і М2; T – перепад температур

Що стосується другого типу плівкового витратоміра, то вони ґрунтуються на використанні товстостінної діафрагми, розташованої на керамічній основі. Його активний датчик реєструє зміни розрідження повітря у впускному колекторі, грунтуючись на деформації плівковою діафрагми. При значній деформації виходить відповідний купол діаметром 3…5 мм і висотою близько 100 мкм. Всередині розташовані п’єзоелектричні елементи, які перетворюють механічну дію в електричні сигнали, які в подальшому передаються на ЕБУ.

В сучасних машинах, які використовують електронне запалювання, використовуються датчики тиску повітря, які вважаються більш технологічними, ніж класичні витратоміри, які працюють за описаними вище схемами. Датчик розташований у колекторі і визначає тиск і навантаження двигуна, а також кількість рециркулируемых газів. Зокрема, він з’єднаний з впускним колектором за допомогою вакуумного шланга. В колекторі В процесі роботи виникає розрідження, що діє на мембрану датчика. Безпосередньо на мембрані знаходяться тензорезистори, чиє електричний опір змінюється в залежності від положення мембрани.

Алгоритм роботи датчика полягає в порівнянні атмосферного тиску і тиску на мембрані. Чим воно більше, тим більше зміна опору, а значить, і напруги, що подається на ЕБУ. Живлення датчика складає 5 В постійного струму, а керуючий сигнал — імпульс з постійною напругою від 1 до 4,5 В (у першому випадку це холостий хід двигуна, у другому — робота двигуна при максимальному навантаженні). Безпосередньо ЕБУ обчислює масову кількість повітря, виходячи ще й з щільності повітря, його температури, а також кількості обертів колінчастого вала.

Внаслідок того, що датчик масової витрати повітря є досить уразливим пристроєм і часто виходить з ладу, приблизно з початку 2000-х років автовиробники стали відмовлятися від його використання на користь застосування двигунів з датчиком тиску повітря.
Витратомір повітря

Плівковий витратомір повітря. 1 – вимірювальна ланцюг; 2 – діафрагма; 3 – камера еталонного тиску; 4 – вимірювальний елементи; 5 – керамічна підкладка

За допомогою отриманих даних електронний блок управління регулює наступні параметри. Для бензинових двигунів:

  • момент упорскування палива;
  • його кількість;
  • момент ініціації запалення;
  • алгоритм роботи системи уловлювання парів бензину.

Для дизелів:

  • момент упорскування палива;
  • алгоритм роботи системи рециркуляції відпрацьованих газів.

Як бачите, пристрій датчика нескладна, однак він виконує ряд ключових функцій, без яких робота двигунів внутрішнього згоряння була б неможлива. Тепер перейдемо до розгляду ознак і причин несправностей цього сайту.

Ознаки і причини несправностей

При частковому виході витратоміра з ладу водій помітити одну або кілька з описаних нижче ситуацій. Зокрема:

  • не заводиться двигун;
  • нестабільна робота (плаваючі обороти) двигуна в режимі холостого ходу, аж до його відключення;
  • знижуються динамічні характеристики машини (при розгоні двигун «провалюється» при натисканні на педаль акселератора);
  • значний перевитрата палива;
  • на приладовій дошці світиться контрольна лампа Check Engine.

Перелічені ознаки можуть бути наслідком і інших несправностей окремих елементів двигуна, однак серед іншого необхідно перевірити і роботу витратоміра повітря. Тепер розглянемо причини, по яких виникають описані несправності:

Витратомір повітря

Відновлення витратоміра

  • Природне старіння і вихід датчика з ладу. Особливо це актуально для відносно старих машин, у яких встановлений оригінальний витратомір.
  • Перевантаження двигуна. Внаслідок перегріву датчика і його окремих елементів він може видавати невірні дані для ЕБУ. Це виникає внаслідок того, що при значному нагріванні металу змінюється його електричний опір, а відповідно, і розрахункові дані кількості прохідного через пристрій повітря.
  • Механічне пошкодження витратоміра. Воно може бути результатом різних дій. Наприклад, пошкодженням при заміні повітряного фільтра або інших близько розташованих до нього вузлів, порушення контактів при установці і так далі.
  • Попадання вологи всередину корпусу. Причина досить рідкісна, але вона може мати місце у випадку, якщо моторний відсік з якихось причин потрапила велика кількість води. З-за цього може статися коротке замикання в ланцюзі датчика.

Як правило, витратомір не підлягає ремонту (за винятком механічних зразків), і при його виході з ладу необхідно виконати заміну. Благо, коштує пристрій недорого, а процес демонтажу і установки не займають багато сил і часу. Однак перед тим як виконати заміну, необхідно провести діагностику датчика і спробувати почистити чутливий елемент засобом для чищення карбюраторів.

Як перевірити витратомір повітря

Процес перевірки витратоміра повітря нескладний, і його можна виконати декількома методами. Розглянемо їх детальніше.

Відключення датчика

Найпростіший метод — це відключення витратоміра. Для цього необхідно при відключеному двигуні від’єднати живильний провід, відповідний до датчика (як правило, червоно-чорний). Після цього запустити двигун і проїхатися на машині. Якщо на панелі приладів засвітилася контрольна лампа Check Engine, холості обороти перевищили 1500 об/хв, а динаміка машини покращилася, значить, з великою часткою ймовірності можна стверджувати, що ваш ДМРВ несправний. Однак рекомендуємо вам виконати додаткову діагностику.

Перевірка за допомогою сканера

Ще один метод діагностики — з допомогою спеціального сканера виявлення помилок у системах автомобіля. В даний час існує велика різноманітність таких пристроїв. Більш професійні моделі використовуються на СТО або в сервісних центрах. Проте для рядового автовласника є більш просте рішення.

Воно полягає у встановленні спеціального програмного забезпечення на смартфон або планшет з операційною системою Android. За допомогою кабелю адаптера гаджет підключається до ЕБУ автомобіля, а згадана програма дозволяє отримати інформацію про коди помилок. Щоб їх розшифрувати необхідно скористатися довідковою літературою.

Популярні адаптери:

Витратомір повітря

Адаптер ELM327

  • K-Line 409.1;
  • ELM327;
  • OP-COM.

Що стосується програмного забезпечення, то найчастіше автовласники користуються наступним ЗА:

  • Крутний Момент Pro;
  • OBD Авто Доктор;
  • ScanMaster Lite;
  • BMWhat.

Коди найбільш поширених помилок:

  • P0100 — ланцюг датчика масової або об’ємної витрати повітря;
  • P0102 — низький рівень сигналу на вході ланцюга датчика масової або об’ємної витрати повітря;
  • P0103 — високий рівень сигналу на вході ланцюга датчика масової або об’ємної витрати повітря.

З допомогою перелічених апаратних і програмних засобів ви зможете не тільки виконати пошук помилки витратоміра повітря, але і провести додаткові налаштування для встановленого датчика або інших вузлів автомобіля.

Перевірка витратоміра з допомогою мультиметра

Витратомір повітря

Перевірка ДМРВ мультиметром

Також серед автолюбителів популярний спосіб перевірки витратоміра з допомогою мультиметра. Оскільки в нашій країні найбільш популярним є ДМРВ BOSCH, то алгоритм перевірки буде описаний саме для нього:

  • Включити мультиметр в режим вимірювання постійної напруги (в англійській абревіатурі — DC). Встановити такий верхня межа, щоб прилад міг визначати напругу до 2 Ст.
  • Запустити двигун автомобіля і відкрити капот.
  • Відшукати безпосередньо витратомір повітря. Зазвичай він знаходиться на корпусі повітряного фільтра або за ним.
  • Червоний щуп мультиметра необхідно під’єднати до жовтого проводу на датчику, а чорний — до зеленого.
  • Якщо датчик справний, то значення напруги на екрані мультиметра не повинно перевищувати 1,05 В. Якщо ж напруга значно вище — значить, датчик повністю або частково вийшов з ладу.
  • Наводимо для вас таблицю, де вказано значення отриманого напруги і стан датчика.

    Значення напруги, ВСостояние датчика
    0,966…1,01 Значення напруга на новому ДМРВ
    1,01 1,02… Гарний стан датчика
    1,02 1,03… Середній стан
    1,03 1,04… Ресурс датчика підходить до кінця
    1,04 1,05… Дуже поганий стан
    Понад 1,05 Датчик необхідно терміново замінити

    Візуальний огляд і чищення витратоміра повітря

    Якщо у вас немає під рукою сканера або відповідного для діагностики стану датчика масового витрати повітря, слід виконати його візуальний огляд з метою виявлення несправності витратоміра повітря. Справа в тому, що нерідкі ситуації, коли в його корпус потрапляє бруд, масло або інші технологічні рідини. Результатом цього стають похибки у видаваних пристроєм даних.

    Для візуального огляду насамперед необхідно демонтувати витратомір. У кожній моделі машини можуть бути свої нюанси, однак у цілому ж алгоритм буде приблизно таким:

  • Вимкнути запалювання автомобіля.
  • За допомогою гайкового ключа (як правило, на 10) від’єднати повітряний шланг, по якому до нього підходить повітря.
  • Відключити від датчика перераховані в попередньому пункті дроти..
  • Акуратно демонтувати датчик, не втративши при цьому ущільнювальне кільце.
  • Далі необхідно провести візуальний огляд. Зокрема, потрібно впевнитися, що всі видимі контакти знаходяться в нормальному стані, не порвано і не окислені. Також перевірте наявність пилу, сміття і технологічних рідин як всередині корпусу, так і безпосередньо на чутливому елементі. Їх наявність може викликати похибки транслюються в свідченнях.

    Відповідно, при виявленні вказаних забруднень потрібно виконати чистку корпусу і чутливого елемента. Для цього краще всього використовувати повітряний компресор і дрантя (за винятком плівкового витратоміра, його чистити або продувати стисненим повітрям не можна).

    Процедуру очищення виконуйте акуратно, щоб не пошкодити його внутрішні елементи, особливо нитки.

    Підсумки

    Наостанок дамо ще кілька рад із приводу того, як продовжити термін експлуатації витратоміра повітря. По-перше, регулярно міняйте повітряний фільтр. В іншому випадку датчик буде перегріватися і видавати некоректні дані. По-друге, не допускайте загального перегріву мотора і стежте за тим, щоб система його охолодження працювала в штатному режимі. По-третє, у разі очищення витратоміра повітря виконуйте цю процедуру акуратно. На жаль, більшість сучасних ДМРВ не підлягають ремонту, тому при їх повному або частковому виході з ладу потрібно проводити відповідну заміну.