emner:
- introduktion
- Analog luftmassemåler
- Digital luftmassemåler
- Aflæs målte værdier ved hjælp af diagnostisk udstyr
- Konsekvenser af en defekt luftmassemåler
- Betjening af luftmassemåleren
Forord:
Luftmassemåleren er monteret mellem luftfilterhuset og indsugningsmanifolden.
Al den opsugede luft passerer gennem luftmassemåleren. I en naturligt aspireret motor suges luften ind af undertrykket i cylindrene og i en motor udstyret med turbo suges luften ind gennem kompressorhjulet. Luftmassemåleren måler mængden af luft, der strømmer ind i motoren. Baseret på disse data kan mængden af brændstof, der skal indsprøjtes, bestemmes blandt andet ved hjælp af de karakteristiske værdier i motorstyringsenheden.
Luftmassemåleren fås i to versioner:
- Analogt udgangssignal: Spændingsniveauet afhænger af den målte værdi. Dette kaldes også et AM-signal (Amplitude Modulation);
- Digitalt udgangssignal: elektronikken i sensoren skaber et digitalt signal i form af en frekvens. Dette FM-signal (Frequency Modulation) varierer, efterhånden som luftmængden øges.
De følgende afsnit forklarer forskellen mellem de analoge og digitale luftmassemålere med eksempler på målinger. Det sidste afsnit forklarer betjeningen af luftmassemåleren på komponentniveau.
Analog luftmassemåler:
Forsyningsspændingen på denne sensor er 12 volt. Det analoge spændingssignal for denne sensor er generelt (afhængigt af mærke og type):
- Tænding til, ingen luftstrøm: 0,2 – 1,5 volt.
- Motor i tomgang: 1,5 – 3,0 volt.
- Acceleration med fuldt åbent gashåndtag: maks. 4,5 volt.
Grafen viser spændingens progression i forhold til den målte luftmasse i gram pr. sekund. Vi kan måle spændingen med et multimeter.
Digital luftmassemåler:
Frekvensen af signalet angiver, hvor meget luft der har passeret sensoren. Spændingen på signalet er altid mellem 0 og 5 volt. Frekvensen angiver, hvor ofte signalet gentages inden for en periode på et sekund. Når vi måler to signaler på et sekund med et oscilloskop, taler vi om 2 Hz. I praksis ser vi, at frekvensen er meget højere. Generelt anvender producenter følgende frekvenser:
- stationær: 2 – 2,5 kHz (2000 – 2500 Hz)
- høj hastighed: op til 6 – 6,5 kHz
Frekvensen stiger proportionalt med den stigende luftstrøm. Hvis du ser unormale spidser i signalet, eller en for lav frekvens måles ved høj hastighed, kan det indikere en snavset eller defekt luftmassemåler. Billederne nedenfor viser to målinger fra den digitale luftmassemåler.
Spændingsmålingen viser spændingsudviklingen over tid. Dette billede viser, at spændingen ændrer sig konstant mellem 0,5 og 4,5 volt. Med stigende luftstrøm (ved øget hastighed) bliver tiden mellem de stigende og faldende linjer mindre. Pulserne bliver tyndere og tættere sammen. En korrekt diagnose kan ikke stilles med dette scope-billede.
Målingen, hvor kanal A måler spændingen, og kanal B måler frekvensen, giver en idé om luftmassemålerens funktion. Målinger tages over et større tidsrum, så det ser ud som om de blå pulser fra kanal A støder op til hinanden. Dette er dog ikke tilfældet; På grund af zoom ud er det næppe muligt at skelne mellem op- og nedspændingerne.
Den røde linje (kanal B) angiver signalets frekvens. Jo tættere spændingsimpulserne er på hinanden, jo mere stiger den røde linje. Når du accelererer til høj hastighed med køretøjet helt åbent, fortsætter frekvensen med at stige, indtil gashåndtaget slippes. Højden på den røde linje angiver signalets maksimale frekvens. Disse data kan sammenlignes med fabriksdata eller en beregnet værdi. Vi vil diskutere dette mere detaljeret i næste afsnit.
I nedenstående diagram af en Volkswagen Golf 6 2.0 tdi angiver komponentkoden G70 den digitale luftmassemåler.
- Ben 1 på luftmassemåleren er forbundet med ben 18 på motorens ECU. Dette er signaltråden, over hvilken luftmassemåleren sender den målte værdi til ECU'en;
- Ben 2: signalledning af lufttemperaturføler. Denne sensor er integreret i luftmassemålerens hus;
- Pind 4: jord;
- Ben 5: er forbundet til en sikring via reference 23 i diagrammet. Luftmassemåleren forsynes med en spænding på 12 volt.
På pin 1 på luftmassemåleren kan vi måle det signal, der sendes til ECU'en. Derudover kan vi, hvis der er en breakout boks er tilgængelig, skal du kontrollere, om dette signal også kommer korrekt på ben 18 på ECU'en. Hvis disse signaler adskiller sig fra hinanden, kan vi måle spændingsforskellen over denne ledning (ben 1 på LMM sammenlignet med ben 18 på ECU).
For lav sensorforsyningsspænding kan påvirke sensorsignalet. Derfor skal vi også tjekke plus- og jordforbindelserne. Vi forbinder voltmeteret eller oscilloskopet til ben 4 og 5 og tjekker, om vi måler en spænding, der er omtrent lig batterispændingen. Hvis spændingen er for lav, har vi muligvis at gøre med en overgangsmodstand i den positive ledning eller jordledning, som vi kan detektere ved hjælp af V4-målingen.
Aflæs målte værdier ved hjælp af diagnostisk udstyr:
Motorstyringssystemet beregner mængden af luft baseret på sensorværdien. Ved hjælp af aflæsningsudstyr kan den aktuelle mængde af suget luft aflæses fra de levende data (også kaldet parametre eller måleværdiblokke). Det er lige meget, om signalet er analogt eller digitalt; Når du læser, ser du værdien af signalet modtaget og behandlet af ECU'en.
For at kontrollere, om den målte værdi er korrekt, kan den sammenlignes med fabriksdata. Men i de fleste tilfælde er disse ikke nemme at finde. Derfor findes der lommeregnere til at beregne luftmængden. Et velkendt program er LMM værktøj som du kan downloade her.
Den værdi du har beregnet og den aflæste værdi skal svare rimeligt godt. En lille forskel er selvfølgelig tilladt. Vi skal altid forholde os til de motoregenskaber, der er forskellige for hver motor; tænk på ventiltiming, fyldfaktorforøgende teknikker såsom variabel ventiltiming, en variabel indsugningsmanifold osv. Men hvis disse værdier afviger med titusinder af gram, kan en defekt i luftmassemåleren ikke udelukkes.
Tabellerne nedenfor viser de beregnede værdier af en naturligt aspireret motor med et slagvolumen på 2000 cc (2,0 liter). Vi starter med en tomgang; dette er cirka 800 rpm. Der er vakuum i indsugningsmanifolden, fordi gasspjældet er næsten helt lukket. Trykket er 0,3 bar. De næste to kolonner viser værdierne ved øget motorhastighed og en helt åben gasspjæld (Wide Open Throttle). Det absolutte udelufttryk, det vil sige 1000 mBar, hersker i indsugningsmanifolden. Indsugningsluftens temperatur stiger. Motorhastigheden fortsætter med at stige til 6000 rpm.
Situation:
- Hastighed: 800 rpm;
- Indsugningsmanifoldtryk: 300 mBar;
- Indsugningslufttemperatur: 20°.
Beregnede værdier:
- 3,86 gram/sek.;
- 13,88 kg/time;
- 0,15 gram pr. slag.
Situation:
- Hastighed: 3000 rpm (WOT);
- Indsugningsmanifoldtryk: 1000 mBar;
- Indsugningslufttemperatur: 22°.
Beregnede værdier:
- 47,86 gram/sek.;
- 172,31 kg/time;
- 0,48 gram pr. slag.
Situation:
- Hastighed: 6000 rpm (WOT);
- Indsugningsmanifoldtryk: 1000 mBar;
- Indsugningslufttemperatur: 25°.
Beregnede værdier:
- 94,76 gram/sek.;
- 341,14 kg/time;
- 0,48 gram pr. slag.
Konsekvenser af en defekt luftmassemåler:
- Mindre strøm (behøver ikke altid at kunne mærkes)
- Lavere tophastighed
- Højere brændstofforbrug
- Mere sodemission (dieselmotor)
- Motoren drejer f.eks dårligt ved fuld belastning
Betjening af luftmassemåleren:
Huset til en luftmassemåler indeholder stikforbindelsen til ledningsnettet til ECU'en, elektronikken på et printkort og måleelementet.
O-ringen af gummi forhindrer luft i at blive suget ind forbi huset. Luftmassemålerens måleelement består blandt andet af to temperaturafhængige modstande (PTC og NTC) termistorer).
Når motoren kører, afkøles modstandene på grund af den indsugningsluft, der strømmer forbi dem. Det elektroniske kredsløb sikrer, at PTC-varmelegemets temperatur forbliver konstant. Den tilhørende spændingsforskel omsættes af et forstærkerkredsløb til et brugbart udgangssignal til at sende til ECU'en.
Følgende figur viser komponenterne i luftmassemåleren i tre underområder:
- Rød: indsugningslufttemperaturføler (NTC);
- Grøn: komponenter til den varme ledning;
- Blå: komponenter til måleelementet.
Luftmassemåleren har en 5-polet stikforbindelse:
- indsugningsluft temperatursensor signal;
- strømforsyning (12 volt) til varm ledning;
- strømforsyning (5 volt) til måleelement;
- signal (0,5 – 4,5 volt);
- sensormasse. Alle interne jordforbindelser er forbundet til denne udgangsben.
På de følgende billeder er de tre delområder vist hver for sig med en forklaring ved siden af.
Indsugningslufttemperaturføler: som allerede nævnt er denne sensor af typen NTC.
Følermodstanden afhænger af lufttemperaturen, der strømmer fra luftfilteret, via luftmassemåleren, til turboen eller indsugningsmanifolden.
Varmefilm luftmassemåleren indeholder en varmemodstand, der holdes på en konstant temperatur. I dette diagram er varmemodstanden Rh. Varmemodstanden, også kaldet den varme ledning, tændes og slukkes af en transistor (øverst).
I midten ser vi en Wheatstone bro med modstande R3 og R4 i bunden. Disse er temperaturafhængige modstande (PTC og NTC). Modstande R3 og R4 sikrer en konstant temperatur af varmemodstand Rh:
- Når luftstrømmen øges, afkøles modstandene, og der opstår et forskelligt spændingsfald på tværs af alle modstande i broen. Med Wheatstone-broen kan modstandsændringen konverteres til en signalspænding for ECU'en. Se siden “Wheatstone Bridge” for en detaljeret forklaring af dette kredsløb.
- Spændingsforskellen på operationsforstærkeren ændrer udgangsspændingen til transistoren;
- Transistoren tændes og slår strømforsyningen til varmemodstanden Rh til eller fra;
- Varmemodstanden holdes på samme temperatur så meget som muligt af strømforsyningen.
- De temperaturafhængige modstande R1 og R2 er placeret på begge sider af varmemodstanden Rh;
- Hvis der ikke strømmer luft gennem sensoren, har modstande R1 og R2 samme værdi, og der er intet udgangssignal;
- Når luft strømmer gennem sensoren, afkøles modstand R1, og R2 opvarmes;
- Som et resultat falder modstandsværdien af R1, og den for R2 stiger;
- Den stigende modstandsværdi øger også udgangsspændingen;
- Hvis luften strømmer tilbage over sensoren (tilbagestrømning), afkøles R2, og R1 opvarmes, hvilket får udgangsspændingen til at falde. Den gennemsnitlige udgangsspænding er derfor et korrekt mål for mængden af luftmasse, der strømmer til motoren.
Tilbagestrømning er strømmen af luft (pulseringer) tilbage mod luftfilteret som følge af lukning af indsugningsventilerne eller lukning af spjældventilen. Tilbagestrømningen måles som ekstra luftmasse, hvilket kan forårsage en stor afvigelse i signalet. Moderne luftmassemålere har tilbagestrømningskompensation som vist i dette eksempel med modstande R1 og R2.
