فاعل، موضوع:
- مقدمه
- جرم سنج هوا آنالوگ
- جرم سنج دیجیتال
- مقادیر اندازه گیری شده را با استفاده از تجهیزات تشخیصی بخوانید
- عواقب خرابی توده سنج هوا
- عملکرد دستگاه جرم سنج هوا
معرفی:
جرم سنج هوا بین محفظه فیلتر هوا و منیفولد ورودی نصب شده است.
تمام هوای مکیده شده از دستگاه جرم سنج هوا عبور می کند. در موتورهای تنفس طبیعی هوا توسط فشار کم در سیلندرها مکیده می شود و در موتور مجهز به توربو هوا از طریق چرخ کمپرسور مکش می شود. جرم سنج هوا میزان جریان هوا را به داخل موتور اندازه گیری می کند. بر اساس این داده ها، میزان سوخت تزریقی را می توان از جمله با استفاده از مقادیر مشخصه در واحد کنترل موتور تعیین کرد.
جرم سنج هوا در دو نسخه موجود است:
- سیگنال خروجی آنالوگ: سطح ولتاژ به مقدار اندازه گیری شده بستگی دارد. این سیگنال AM نیز نامیده می شود (مدولاسیون دامنه).
- سیگنال خروجی دیجیتال: الکترونیک موجود در سنسور یک سیگنال دیجیتال را به شکل فرکانس ایجاد می کند. این سیگنال FM (مدولاسیون فرکانس) با افزایش حجم هوا تغییر می کند.
پاراگراف های زیر تفاوت بین توده سنج آنالوگ و دیجیتال را با اندازه گیری های نمونه توضیح می دهند. پاراگراف آخر عملکرد جرم سنج هوا را در سطح جزء توضیح می دهد.
جرم سنج هوا آنالوگ:
ولتاژ تغذیه در این سنسور 12 ولت است. سیگنال ولتاژ آنالوگ این سنسور به طور کلی (بسته به برند و نوع):
- احتراق روشن، بدون جریان هوا: 0,2 - 1,5 ولت.
- دور موتور: 1,5 – 3,0 ولت.
- شتاب با دریچه گاز کاملا باز: حداکثر 4,5 ولت.
نمودار پیشرفت ولتاژ را در مقایسه با جرم هوای اندازه گیری شده بر حسب گرم در ثانیه نشان می دهد. می توانیم ولتاژ را با مولتی متر اندازه گیری کنیم.
جرم سنج دیجیتالی هوا:
فرکانس سیگنال نشان می دهد که چه مقدار هوا از سنسور عبور کرده است. ولتاژ سیگنال همیشه بین 0 تا 5 ولت است. فرکانس نشان می دهد که سیگنال در مدت یک ثانیه چند بار تکرار می شود. وقتی دو سیگنال را در یک ثانیه با اسیلوسکوپ اندازه گیری می کنیم، از 2 هرتز صحبت می کنیم. در عمل می بینیم که فرکانس بسیار بالاتر است. به طور کلی، تولید کنندگان فرکانس های زیر را اعمال می کنند:
- ثابت: 2 تا 2,5 کیلوهرتز (2000 تا 2500 هرتز)
- سرعت بالا: حداکثر 6 تا 6,5 کیلوهرتز
فرکانس متناسب با افزایش جریان هوا افزایش می یابد. اگر پیک های غیرعادی در سیگنال مشاهده کردید، یا فرکانس بسیار کم در سرعت بالا اندازه گیری شد، ممکن است نشان دهنده کثیف یا معیوب بودن توده سنج هوا باشد. تصاویر زیر دو اندازه گیری از جرم سنج دیجیتالی هوا را نشان می دهد.
اندازه گیری ولتاژ رشد ولتاژ را در طول زمان نشان می دهد. این تصویر نشان می دهد که ولتاژ به طور مداوم بین 0,5 تا 4,5 ولت تغییر می کند. با افزایش جریان هوا (هنگام افزایش سرعت)، زمان بین خطوط صعود و سقوط کمتر می شود. نبض ها نازک تر و به هم نزدیک تر می شوند. با این تصویر محدوده نمی توان تشخیص درستی داد.
اندازه‌گیری که در آن کانال A ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند و کانال B فرکانس را اندازه‌گیری می‌کند، ایده‌ای از عملکرد توده‌سنج هوا ارائه می‌دهد. اندازه‌گیری‌ها در یک دوره زمانی بزرگ‌تر انجام می‌شوند، که به نظر می‌رسد پالس‌های آبی کانال A در مجاورت یکدیگر هستند. به هر حال، این چنین نیست؛ به دلیل بزرگنمایی، تشخیص ولتاژ بالا و پایین به سختی امکان پذیر است.
خط قرمز (کانال B) فرکانس سیگنال را نشان می دهد. هر چه پالس های ولتاژ به یکدیگر نزدیکتر باشند، خط قرمز بیشتر می شود. هنگام شتاب گیری تا سرعت بالا با خودرو کاملاً باز، فرکانس به افزایش ادامه می دهد تا دریچه گاز آزاد شود. ارتفاع خط قرمز حداکثر فرکانس سیگنال را نشان می دهد. این داده ها را می توان با داده های کارخانه یا یک مقدار محاسبه شده مقایسه کرد. در بخش بعدی به تفصیل بیشتر به این موضوع خواهیم پرداخت.
در نمودار زیر یک Volkswagen Golf 6 2.0 tdi، کد قطعه G70 نشان دهنده جرم سنج دیجیتالی هوا است.
- پایه 1 جرم سنج هوا به پایه 18 ECU موتور متصل است. این سیم سیگنالی است که جرم سنج هوا مقدار اندازه گیری شده را از طریق آن به ECU ارسال می کند.
- پین 2: سیم سیگنال از سنسور دمای هوا. این سنسور در محفظه جرم سنج هوا یکپارچه شده است.
- پین 4: زمین;
- پایه 5: از طریق مرجع 23 در نمودار به فیوز متصل می شود. جرم سنج هوا با ولتاژ 12 ولت تامین می شود.
روی پایه 1 جرم سنج هوا می توانیم سیگنال ارسال شده به ECU را اندازه گیری کنیم. علاوه بر این، اگر وجود داشته باشد، می توانیم جعبه شکست در دسترس است، بررسی کنید که آیا این سیگنال به درستی به پایه 18 ECU نیز می رسد یا خیر. اگر این سیگنال ها با یکدیگر متفاوت باشند، می توانیم اختلاف ولتاژ در این سیم را اندازه گیری کنیم (پایه 1 LMM در مقایسه با پایه 18 ECU).
ولتاژ منبع تغذیه بسیار کم سنسور می تواند بر سیگنال سنسور تأثیر بگذارد. به همین دلیل باید اتصالات مثبت و زمین را نیز بررسی کنیم. ولت متر یا اسیلوسکوپ را به پایه های 4 و 5 وصل می کنیم و بررسی می کنیم که آیا ولتاژی را اندازه می گیریم که تقریباً برابر با ولتاژ باتری است یا خیر. اگر ولتاژ خیلی کم باشد، ممکن است با a مواجه باشیم مقاومت انتقالی در سیم مثبت یا سیم زمین که می توانیم با استفاده از اندازه گیری V4 تشخیص دهیم.
مقادیر اندازه گیری شده را با استفاده از تجهیزات تشخیصی بخوانید:
سیستم مدیریت موتور مقدار هوا را بر اساس مقدار سنسور محاسبه می کند. با کمک تجهیزات خواندن، می توان مقدار فعلی هوای مکیده شده را از داده های زنده (که پارامترها یا بلوک های مقدار اندازه گیری شده نیز نامیده می شود) خوانده می شود. فرقی نمی کند سیگنال آنالوگ باشد یا دیجیتال. هنگام خواندن، مقدار سیگنال دریافتی و پردازش شده توسط ECU را مشاهده می کنید.
برای بررسی صحیح بودن مقدار اندازه گیری شده، می توان آن را با داده های کارخانه مقایسه کرد. با این حال، در بیشتر موارد یافتن این موارد آسان نیست. به همین دلیل است که ماشین حساب هایی برای محاسبه حجم هوا وجود دارد. یک برنامه شناخته شده است ابزار LMM که می توانید از اینجا دانلود کنید.
مقداری که محاسبه کردید و مقدار خوانده شده باید به خوبی مطابقت داشته باشند. البته یک تفاوت کوچک مجاز است. ما همیشه باید با ویژگی های موتور که در هر موتور متفاوت است، سروکار داشته باشیم. به زمان بندی سوپاپ فکر کنید، تکنیک های افزایش ضریب پر کردن مانند زمان بندی متغیر سوپاپ، منیفولد ورودی متغیر و غیره را در نظر بگیرید، اما اگر این مقادیر ده ها گرم متفاوت باشد، نمی توان نقص در اندازه گیری جرم هوا را رد کرد.
جداول زیر مقادیر محاسبه شده یک موتور تنفس طبیعی با حجم 2000 سی سی (2,0 لیتر) را نشان می دهد. ما با سرعت بیکار شروع می کنیم. این تقریباً 800 دور در دقیقه است. در منیفولد ورودی خلاء وجود دارد زیرا دریچه گاز تقریباً کاملاً بسته است. فشار 0,3 بار است. دو ستون بعدی مقادیر را در افزایش دور موتور و دریچه گاز کاملا باز (Wide Open Throttle) نشان می دهد. فشار مطلق هوای بیرون، یعنی 1000 mBar، در منیفولد ورودی غالب است. دمای هوای ورودی افزایش می یابد. دور موتور همچنان تا 6000 دور در دقیقه افزایش می یابد.
وضعیت:
- سرعت: 800 دور در دقیقه;
- فشار منیفولد ورودی: 300 میلی بار؛
- دمای هوای ورودی: 20 درجه
مقادیر محاسبه شده:
- 3,86 گرم در ثانیه;
- 13,88 کیلوگرم در ساعت؛
- 0,15 گرم در هر سکته مغزی.
وضعیت:
- سرعت: 3000 دور در دقیقه (WOT);
- فشار منیفولد ورودی: 1000 میلی بار؛
- دمای هوای ورودی: 22 درجه
مقادیر محاسبه شده:
- 47,86 گرم در ثانیه;
- 172,31 کیلوگرم در ساعت؛
- 0,48 گرم در هر سکته مغزی.
وضعیت:
- سرعت: 6000 دور در دقیقه (WOT);
- فشار منیفولد ورودی: 1000 میلی بار؛
- دمای هوای ورودی: 25 درجه
مقادیر محاسبه شده:
- 94,76 گرم در ثانیه;
- 341,14 کیلوگرم در ساعت؛
- 0,48 گرم در هر سکته مغزی.
عواقب خرابی جرم سنج هوا:
- قدرت کمتر (نباید همیشه قابل توجه باشد)
- حداکثر سرعت پایین تر
- مصرف سوخت بالاتر
- انتشار بیشتر دوده (موتور دیزل)
- برای مثال، دور موتور در بار کامل ضعیف است
عملکرد دستگاه جرم سنج هوا:
محفظه یک کنتور هوا شامل اتصال دوشاخه دسته سیم به ECU، قطعات الکترونیکی روی برد مدار چاپی و عنصر اندازه گیری است.
O-ring لاستیکی از مکش هوا در داخل محفظه جلوگیری می کند. عنصر اندازه گیری جرم سنج هوا از جمله از دو مقاومت وابسته به دما (PTC و NTC) تشکیل شده است. ترمیستورها).
هنگامی که موتور کار می کند، مقاومت ها به دلیل هوای ورودی که از کنار آنها می گذرد خنک می شوند. مدار الکترونیکی تضمین می کند که دمای عنصر گرمایش PTC ثابت می ماند. اختلاف ولتاژ مربوطه توسط یک مدار تقویت کننده به یک سیگنال خروجی قابل استفاده برای ارسال به ECU تبدیل می شود.
شکل زیر اجزای موجود در جرم سنج هوا را در سه زیر ناحیه نشان می دهد:
- قرمز: سنسور دمای هوای ورودی (NTC)؛
- سبز: اجزای سیم داغ؛
- آبی: اجزای عنصر اندازه گیری.
جرم سنج هوا دارای یک اتصال فیش 5 پین است:
- سیگنال سنسور دمای هوای ورودی؛
- منبع تغذیه (12 ولت) برای سیم داغ؛
- منبع تغذیه (5 ولت) برای اندازه گیری عنصر؛
- سیگنال (0,5 - 4,5 ولت)؛
- جرم حسگر تمام پایه های داخلی به این پین خروجی متصل می شوند.
در تصاویر زیر سه زیرمجموعه به صورت جداگانه با توضیح در کنار آنها نشان داده شده است.
سنسور دمای هوای ورودی: همانطور که گفته شد این سنسور از نوع خود می باشد NTC.
مقاومت سنسور بستگی به دمای هوایی دارد که از فیلتر هوا، از طریق جرم سنج هوا، به توربو یا منیفولد ورودی جریان می یابد.
جرم سنج هوا فیلم حرارتی حاوی یک مقاومت حرارتی است که در دمای ثابت نگه داشته می شود. در این نمودار مقاومت حرارتی Rh است. مقاومت حرارتی که سیم داغ نیز نامیده می شود، توسط یک ترانزیستور (در بالا) روشن و خاموش می شود.
در وسط یکی را می بینیم پل وتستون با مقاومت های R3 و R4 در پایین. اینها مقاومت های وابسته به دما (PTC و NTC) هستند. مقاومت های R3 و R4 دمای ثابت مقاومت حرارتی Rh را تضمین می کنند:
- با افزایش جریان هوا، مقاومت ها خنک می شوند و افت ولتاژ متفاوتی در تمام مقاومت های روی پل رخ می دهد. با پل وتستون، تغییر مقاومت می تواند به یک ولتاژ سیگنال برای ECU تبدیل شود. صفحه را ببینید "پل وتستون" برای توضیح دقیق این مدار
- اختلاف ولتاژ در آپ امپ باعث تغییر ولتاژ خروجی به ترانزیستور می شود.
- ترانزیستور روشن می شود و منبع جریان را به مقاومت گرمایش Rh روشن یا خاموش می کند.
- مقاومت حرارتی تا حد امکان توسط منبع تغذیه در همان دما حفظ می شود.
- مقاومت های وابسته به دما R1 و R2 در دو طرف مقاومت حرارتی Rh قرار می گیرند.
- اگر هوا از طریق سنسور جریان نداشته باشد، مقاومت های R1 و R2 دارای یک مقدار هستند و سیگنال خروجی وجود ندارد.
- هنگامی که هوا از طریق سنسور جریان می یابد، مقاومت R1 خنک می شود و R2 گرم می شود.
- در نتیجه، مقدار مقاومت R1 کاهش می یابد و مقاومت R2 افزایش می یابد.
- افزایش مقدار مقاومت نیز ولتاژ خروجی را افزایش می دهد.
- اگر هوا بر روی سنسور برگردد (جریان برگشتی)، R2 خنک می شود و R1 گرم می شود و باعث افت ولتاژ خروجی می شود. بنابراین میانگین ولتاژ خروجی معیار درستی از مقدار جرم هوای جریان یافته به موتور است.
جریان برگشتی جریان برگشت هوا (تپش ها) به سمت فیلتر هوا در نتیجه بسته شدن دریچه های ورودی یا بسته شدن دریچه گاز است. جریان برگشتی به عنوان جرم اضافی هوا اندازه گیری می شود که می تواند باعث انحراف زیادی در سیگنال شود. توده‌سنج‌های هوای مدرن دارای جبران جریان برگشتی هستند که در این مثال با مقاومت‌های R1 و R2 نشان داده شده است.
