Předměty:
- Úvod
- Analogový měřič hmotnosti vzduchu
- Digitální měřič hmotnosti vzduchu
- Odečtěte naměřené hodnoty pomocí diagnostického zařízení
- Důsledky vadného měřiče hmotnosti vzduchu
- Obsluha měřiče hmotnosti vzduchu
Předmluva:
Měřič hmotnosti vzduchu je namontován mezi tělesem vzduchového filtru a sacím potrubím.
Veškerý nasávaný vzduch prochází měřičem hmotnosti vzduchu. U atmosférického motoru je vzduch nasáván podtlakem ve válcích a u motoru vybaveného turbem je vzduch nasáván přes kolo kompresoru. Měřič hmotnosti vzduchu měří množství vzduchu proudícího do motoru. Na základě těchto údajů lze mimo jiné určit množství vstřikovaného paliva pomocí charakteristických hodnot v řídicí jednotce motoru.
Měřič hmotnosti vzduchu je k dispozici ve dvou verzích:
- Analogový výstupní signál: úroveň napětí závisí na měřené hodnotě. Toto se také nazývá AM signál (amplitudová modulace);
- Digitální výstupní signál: elektronika v senzoru vytváří digitální signál ve formě frekvence. Tento FM signál (frekvenční modulace) se mění s rostoucím objemem vzduchu.
Následující odstavce vysvětlují rozdíl mezi analogovými a digitálními měřiči hmotnosti vzduchu s příklady měření. Poslední odstavec vysvětluje činnost měřiče hmotnosti vzduchu na úrovni komponent.
Analogový měřič hmotnosti vzduchu:
Napájecí napětí na tomto snímači je 12 voltů. Analogový napěťový signál tohoto snímače je obecně (v závislosti na značce a typu):
- Zapalování zapnuté, žádný proud vzduchu: 0,2 – 1,5 V.
- Volnoběh motoru: 1,5 – 3,0 V.
- Akcelerace při plně otevřené škrticí klapce: max. 4,5 voltu.
Graf ukazuje průběh napětí ve srovnání s naměřenou hmotností vzduchu v gramech za sekundu. Napětí můžeme změřit multimetrem.
Digitální měřič hmotnosti vzduchu:
Frekvence signálu udává, kolik vzduchu prošlo senzorem. Napětí signálu je vždy mezi 0 a 5 volty. Frekvence udává, jak často se signál opakuje během jedné sekundy. Když osciloskopem naměříme dva signály za jednu sekundu, mluvíme o 2 Hz. V praxi vidíme, že frekvence je mnohem vyšší. Obecně výrobci používají následující frekvence:
- stacionární: 2 – 2,5 kHz (2000 – 2500 Hz)
- vysoká rychlost: až 6 – 6,5 kHz
Frekvence se zvyšuje úměrně se zvyšujícím se průtokem vzduchu. Pokud vidíte abnormální špičky v signálu nebo je při vysoké rychlosti naměřena příliš nízká frekvence, může to znamenat znečištěný nebo vadný měřič hmotnosti vzduchu. Obrázky níže ukazují dvě měření z digitálního měřiče hmotnosti vzduchu.
Měření napětí ukazuje vývoj napětí v čase. Tento obrázek ukazuje, že napětí se neustále mění mezi 0,5 a 4,5 volty. S rostoucím průtokem vzduchu (při zvyšování rychlosti) se čas mezi stoupajícími a klesajícími čarami zkracuje. Pulsy se ztenčují a přibližují se k sobě. S tímto snímkem dalekohledu nelze provést správnou diagnózu.
Měření, ve kterém kanál A měří napětí a kanál B měří frekvenci, poskytuje představu o činnosti měřiče hmotnosti vzduchu. Měření se provádějí po delší časové období, takže to vypadá, jako by modré pulsy kanálu A byly vedle sebe. To však není tento případ; Kvůli oddálení je stěží možné rozlišit mezi horním a dolním napětím.
Červená čára (kanál B) označuje frekvenci signálu. Čím blíže jsou napěťové impulsy k sobě, tím více stoupá červená čára. Při akceleraci na vysokou rychlost s plně otevřeným vozidlem se frekvence stále zvyšuje, dokud neuvolníte plyn. Výška červené čáry udává maximální frekvenci signálu. Tyto údaje lze porovnat s továrními údaji nebo vypočítanou hodnotou. Tomu se budeme podrobněji věnovat v další části.
Na níže uvedeném schématu Volkswagen Golf 6 2.0 tdi označuje kód součásti G70 digitální měřič hmotnosti vzduchu.
- Pin 1 měřiče hmotnosti vzduchu je připojen ke kolíku 18 ECU motoru. Toto je signální vodič, přes který měřič hmotnosti vzduchu posílá naměřenou hodnotu do ECU;
- Pin 2: signální vodič čidlo teploty vzduchu. Tento snímač je integrován v krytu měřiče hmotnosti vzduchu;
- Pin 4: zem;
- Pin 5: je připojen k pojistce přes odkaz 23 ve schématu. Měřič hmotnosti vzduchu je napájen napětím 12 voltů.
Na pinu 1 měřiče hmotnosti vzduchu můžeme měřit signál, který je posílán do ECU. Navíc, pokud existuje, můžeme vylamovací krabice je k dispozici, zkontrolujte, zda tento signál také správně dorazí na pin 18 ECU. Pokud se tyto signály od sebe liší, můžeme změřit rozdíl napětí na tomto vodiči (pin 1 LMM ve srovnání s pinem 18 ECU).
Příliš nízké napájecí napětí snímače může ovlivnit signál snímače. Proto musíme také zkontrolovat kladné a zemnící spojení. Voltmetr nebo osciloskop připojíme na piny 4 a 5 a zkontrolujeme, zda naměříme napětí, které se přibližně rovná napětí baterie. Pokud je napětí příliš nízké, můžeme mít co do činění s a přechodový odpor v kladném vodiči nebo zemním vodiči, který můžeme detekovat pomocí měření V4.
Odečtěte naměřené hodnoty pomocí diagnostického zařízení:
Systém řízení motoru vypočítává množství vzduchu na základě hodnoty snímače. Pomocí čtecího zařízení lze z aktuálních dat (také nazývaných parametry nebo bloky naměřených hodnot) odečítat aktuální množství nasátého vzduchu. Nezáleží na tom, zda je signál analogový nebo digitální; Při čtení vidíte hodnotu signálu přijatého a zpracovaného ECU.
Pro kontrolu správnosti naměřené hodnoty je možné ji porovnat s továrními údaji. Ve většině případů však není snadné je najít. Proto existují kalkulačky pro výpočet objemu vzduchu. Známým programem je LMM nástroj kterou si můžete stáhnout zde.
Hodnota, kterou jste vypočítali, a načtená hodnota musí přiměřeně odpovídat. Malý rozdíl je samozřejmě povolen. Vždy se musíme zabývat vlastnostmi motoru, které se u každého motoru liší; myslete na časování ventilů, techniky zvyšující faktor plnění, jako je variabilní časování ventilů, variabilní sací potrubí atd. Pokud se však tyto hodnoty liší o desítky gramů, nelze vyloučit závadu měřiče hmotnosti vzduchu.
Níže uvedené tabulky ukazují vypočtené hodnoty atmosférického motoru o zdvihovém objemu 2000 ccm (2,0 litru). Začínáme s volnoběžnými otáčkami; to je přibližně 800 otáček za minutu. V sacím potrubí je podtlak, protože škrticí klapka je téměř úplně uzavřená. Tlak je 0,3 bar. Další dva sloupce ukazují hodnoty při zvýšených otáčkách motoru a plně otevřeném plynu (Wide Open Throttle). V sacím potrubí převládá absolutní venkovní tlak vzduchu, tedy 1000 mBar. Teplota nasávaného vzduchu stoupá. Otáčky motoru se stále zvyšují na 6000 ot./min.
Situace:
- Rychlost: 800 ot./min;
- Tlak v sacím potrubí: 300 mBar;
- Teplota nasávaného vzduchu: 20°.
Vypočítané hodnoty:
- 3,86 gramů/s;
- 13,88 kg/hod;
- 0,15 gramu na tah.
Situace:
- Rychlost: 3000 ot./min (WOT);
- Tlak v sacím potrubí: 1000 mBar;
- Teplota nasávaného vzduchu: 22°.
Vypočítané hodnoty:
- 47,86 gramů/s;
- 172,31 kg/hod;
- 0,48 gramu na tah.
Situace:
- Rychlost: 6000 ot./min (WOT);
- Tlak v sacím potrubí: 1000 mBar;
- Teplota nasávaného vzduchu: 25°.
Vypočítané hodnoty:
- 94,76 gramů/s;
- 341,14 kg/hod;
- 0,48 gramu na tah.
Důsledky vadného měřiče hmotnosti vzduchu:
- Menší výkon (nemusí být vždy patrný)
- Nižší maximální rychlost
- Vyšší spotřeba paliva
- Více emisí sazí (dieselový motor)
- Motor jde například při plné zátěži špatně do otáček
Obsluha měřiče hmotnosti vzduchu:
Skříň hmotnostního měřiče vzduchu obsahuje konektor pro kabelový svazek k ECU, elektroniku na desce plošných spojů a měřicí prvek.
Pryžový O-kroužek zabraňuje nasávání vzduchu za kryt. Měřicí prvek měřiče hmotnosti vzduchu se skládá mimo jiné ze dvou teplotně závislých odporů (PTC a NTC termistory).
Když motor běží, odpory se ochlazují díky nasávanému vzduchu, který kolem nich proudí. Elektronický obvod zajišťuje konstantní teplotu topného tělesa PTC. Přidružený rozdíl napětí je převeden zesilovacím obvodem na použitelný výstupní signál, který se posílá do ECU.
Následující obrázek ukazuje součásti měřiče hmotnosti vzduchu ve třech dílčích oblastech:
- Červená: snímač teploty nasávaného vzduchu (NTC);
- Zelená: komponenty pro horký drát;
- Modrá: komponenty pro měřicí prvek.
Měřič hmotnosti vzduchu má 5kolíkový konektor:
- signál snímače teploty nasávaného vzduchu;
- napájecí zdroj (12 voltů) pro horký drát;
- napájecí zdroj (5 voltů) pro měřicí prvek;
- signál (0,5 – 4,5 voltů);
- hmotnost snímače. Všechny vnitřní uzemnění jsou připojeny k tomuto výstupnímu kolíku.
Na následujících obrázcích jsou tři dílčí oblasti zobrazeny samostatně s vysvětlením vedle nich.
Snímač teploty nasávaného vzduchu: jak již bylo zmíněno, tento snímač je typu NTC.
Odpor snímače závisí na teplotě vzduchu, který proudí ze vzduchového filtru přes měřič hmotnosti vzduchu do turba nebo sacího potrubí.
Měřič hmotnosti vzduchu s tepelným filmem obsahuje topný odpor, který je udržován na konstantní teplotě. V tomto diagramu je topný odpor Rh. Topný odpor, nazývaný také horký drát, se zapíná a vypíná tranzistorem (nahoře).
Uprostřed jednoho vidíme Wheatstoneův most s odpory R3 a R4 dole. Jedná se o teplotně závislé odpory (PTC a NTC). Rezistory R3 a R4 zajišťují konstantní teplotu topného odporu Rh:
- Se zvyšujícím se průtokem vzduchu se odpory ochlazují a na všech rezistorech v můstku dochází k jinému poklesu napětí. Pomocí Wheatstoneova můstku lze změnu odporu převést na signální napětí pro ECU. Podívejte se na stránku “Wheatstone Bridge” pro podrobné vysvětlení tohoto obvodu.
- Rozdíl napětí na operačním zesilovači mění výstupní napětí na tranzistor;
- Tranzistor se zapne a zapíná nebo vypíná přívod proudu do topného odporu Rh;
- Tepelný odpor bude napájecím zdrojem co nejvíce udržovat na stejné teplotě.
- Teplotně závislé odpory R1 a R2 jsou umístěny na obou stranách topného odporu Rh;
- Pokud snímačem neproudí vzduch, mají rezistory R1 a R2 stejnou hodnotu a není k dispozici žádný výstupní signál;
- Když vzduch proudí snímačem, odpor R1 se ochlazuje a R2 se zahřívá;
- V důsledku toho se hodnota odporu R1 snižuje a hodnota odporu R2 se zvyšuje;
- Zvyšující se hodnota odporu také zvyšuje výstupní napětí;
- Pokud vzduch proudí zpět přes snímač (zpětné proudění), R2 se ochlazuje a R1 se zahřívá, což způsobí pokles výstupního napětí. Průměrné výstupní napětí je tedy správným měřítkem množství vzduchové hmoty proudící do motoru.
Zpětné proudění je proudění vzduchu (pulzace) zpět směrem ke vzduchovému filtru v důsledku uzavření sacích ventilů nebo uzavření škrticí klapky. Zpětný tok se měří jako vzduchová hmota navíc, která může způsobit velkou odchylku signálu. Moderní měřiče hmotnosti vzduchu mají kompenzaci zpětného toku, jak je znázorněno v tomto příkladu, s odpory R1 a R2.
