Aiheet:
- esittely
- Analoginen ilmamassamittari
- Digitaalinen ilmamassamittari
- Lue mitatut arvot diagnostisilla laitteilla
- Viallisen ilmamassamittarin seuraukset
- Ilmamassamittarin toiminta
Esipuhe:
Ilmamassamittari on asennettu ilmansuodattimen kotelon ja imusarjan väliin.
Kaikki imetty ilma kulkee ilmamassamittarin läpi. Vapaasti hengittävässä moottorissa ilma imetään sisään sylintereiden alipaineella ja turbolla varustetussa moottorissa ilma imetään sisään kompressorin pyörän kautta. Ilmamassamittari mittaa moottoriin virtaavan ilman määrän. Näiden tietojen perusteella ruiskutettavan polttoaineen määrä voidaan määrittää muun muassa moottorin ohjausyksikön ominaisarvojen avulla.
Ilmamassamittarista on saatavana kaksi versiota:
- Analoginen lähtösignaali: jännitteen taso riippuu mitatusta arvosta. Tätä kutsutaan myös AM-signaaliksi (amplitudimodulaatio);
- Digitaalinen lähtösignaali: anturin elektroniikka luo digitaalisen signaalin taajuuden muodossa. Tämä FM-signaali (Frequency Modulation) vaihtelee ilmamäärän kasvaessa.
Seuraavissa kappaleissa selitetään analogisten ja digitaalisten ilmamassamittarien erot esimerkkimittauksilla. Viimeinen kappale selittää ilmamassamittarin toiminnan komponenttitasolla.
Analoginen ilmamassamittari:
Tämän anturin syöttöjännite on 12 volttia. Tämän anturin analoginen jännitesignaali on yleensä (riippuen merkistä ja tyypistä):
- Sytytys päällä, ei ilmavirtaa: 0,2 – 1,5 volttia.
- Moottorin joutokäynti: 1,5-3,0 volttia.
- Kiihtyvyys täysin auki kaasulla: max 4,5 volttia.
Kaavio näyttää jännitteen etenemisen verrattuna mitattuun ilmamassaan grammoina sekunnissa. Voimme mitata jännitteen yleismittarilla.
Digitaalinen ilmamassamittari:
Signaalin taajuus ilmaisee, kuinka paljon ilmaa on kulkenut anturin läpi. Signaalin jännite on aina välillä 0-5 volttia. Taajuus ilmaisee, kuinka usein signaali toistuu yhden sekunnin sisällä. Kun mittaamme kaksi signaalia sekunnissa oskilloskoopilla, puhumme 2 Hz:stä. Käytännössä näemme, että taajuus on paljon korkeampi. Yleensä valmistajat käyttävät seuraavia taajuuksia:
- paikallaan: 2 – 2,5 kHz (2000 – 2500 Hz)
- suuri nopeus: jopa 6 – 6,5 kHz
Taajuus kasvaa suhteessa kasvavaan ilmavirtaan. Jos signaalissa näkyy epänormaaleja huippuja tai liian alhainen taajuus mitataan suurella nopeudella, tämä voi olla merkki likaisesta tai viallisesta ilmamassamittarista. Alla olevissa kuvissa näkyy kaksi mittausta digitaalisesta ilmamassamittarista.
Jännitteen mittaus näyttää jännitteen kehityksen ajan myötä. Tämä kuva osoittaa, että jännite vaihtelee jatkuvasti välillä 0,5 - 4,5 volttia. Ilmavirran kasvaessa (nopeutta lisättäessä) nousevien ja laskevien viivojen välinen aika pienenee. Pulssit ohenevat ja lähentyvät toisiaan. Oikeaa diagnoosia ei voida tehdä tällä mittakaavakuvalla.
Mittaus, jossa kanava A mittaa jännitettä ja kanava B taajuutta, antaa käsityksen ilmamassamittarin toiminnasta. Mittaukset tehdään pidemmältä ajanjaksolta, jolloin näyttää siltä, että kanavan A siniset pulssit olisivat vierekkäin. Näin ei kuitenkaan ole; Zoomauksen vuoksi on tuskin mahdollista erottaa ylös- ja alasjännitteitä.
Punainen viiva (kanava B) osoittaa signaalin taajuuden. Mitä lähempänä jännitepulssit ovat toisiaan, sitä enemmän punainen viiva nousee. Kun kiihdytetään suureen nopeuteen ajoneuvon ollessa täysin auki, taajuus kasvaa edelleen, kunnes kaasu vapautetaan. Punaisen viivan korkeus osoittaa signaalin maksimitaajuuden. Näitä tietoja voidaan verrata tehdastietoihin tai laskettuun arvoon. Keskustelemme tästä tarkemmin seuraavassa osiossa.
Volkswagen Golf 6 2.0 tdi:n alla olevassa kaaviossa komponenttikoodi G70 tarkoittaa digitaalista ilmamassamittaria.
- Ilmamassamittarin nasta 1 on kytketty moottorin ECU:n napaan 18. Tämä on signaalijohto, jonka kautta ilmamassamittari lähettää mitatun arvon ECU:lle;
- Pin 2: signaalijohdin ilman lämpötila-anturi. Tämä anturi on integroitu ilmamassamittarin koteloon;
- Pin 4: maadoitus;
- Nasta 5: liitetään sulakkeeseen kaavion viitteen 23 kautta. Ilmamassamittarissa on 12 voltin jännite.
Ilmamassamittarin nastalla 1 voimme mitata signaalin, joka lähetetään ECU:lle. Lisäksi, jos sellainen on, voimme purkautumislaatikko on saatavilla, tarkista, tuleeko tämä signaali oikein myös ECU:n nastalle 18. Jos nämä signaalit eroavat toisistaan, voimme mitata tämän johdon jännite-eron (LMM:n nasta 1 verrattuna ECU:n nastaan 18).
Liian alhainen anturin syöttöjännite voi vaikuttaa anturin signaaliin. Siksi meidän on myös tarkistettava plus- ja maadoitusliitännät. Kytkemme volttimittarin tai oskilloskoopin nastoihin 4 ja 5 ja tarkistamme, mittaammeko jännitettä, joka on suunnilleen sama kuin akun jännite. Jos jännite on liian alhainen, saatamme olla tekemisissä a siirtymävastus positiivisessa johdossa tai maadoitusjohdossa, jonka voimme havaita V4-mittauksella.
Lue mitatut arvot diagnostisilla laitteilla:
Moottorinohjausjärjestelmä laskee ilmamäärän anturin arvon perusteella. Lukulaitteiston avulla voidaan lukea elävästä tiedosta (kutsutaan myös parametreiksi tai mittausarvolohkoiksi) sen hetkinen imetyn ilman määrä. Sillä ei ole väliä, onko signaali analoginen vai digitaalinen; Lukiessasi näet ECU:n vastaanottaman ja käsittelemän signaalin arvon.
Sen tarkistamiseksi, onko mitattu arvo oikea, sitä voidaan verrata tehdastietoihin. Useimmissa tapauksissa niitä ei kuitenkaan ole helppo löytää. Siksi on olemassa laskimia ilmamäärän laskemiseksi. Tunnettu ohjelma on LMM työkalu jonka voit ladata täältä.
Laskemasi arvon ja luetun arvon tulee vastata kohtuullisen hyvin. Tietysti pieni ero on sallittu. Meidän on aina käsiteltävä moottorin ominaisuuksia, jotka vaihtelevat jokaisen moottorin välillä; Ajattele venttiilien ajoitusta, täyttökertoimen lisäämistekniikoita, kuten säädettävää venttiiliajoitusta, säädettävää imusarjaa jne. Jos nämä arvot kuitenkin eroavat kymmeniä grammoja, ilmamassamittarin vikaa ei voida sulkea pois.
Alla olevissa taulukoissa on laskennalliset arvot vapaasti hengittävälle moottorille, jonka iskutilavuus on 2000 cc (2,0 litraa). Aloitamme joutokäyntinopeudella; tämä on noin 800 rpm. Imusarjassa on tyhjiö, koska kaasuventtiili on lähes kokonaan kiinni. Paine on 0,3 bar. Seuraavat kaksi saraketta näyttävät arvot nostetulla moottorin nopeudella ja täysin avoimella kaasulla (Wide Open Throttle). Imusarjassa vallitsee absoluuttinen ulkoilmapaine eli 1000 mBar. Tuloilman lämpötila nousee. Moottorin nopeus nousee edelleen 6000 rpm:iin.
Tilanne:
- Nopeus: 800 rpm;
- Imusarjan paine: 300 mBar;
- Tuloilman lämpötila: 20°.
Lasketut arvot:
- 3,86 grammaa/sek;
- 13,88 kg/tunti;
- 0,15 grammaa per veto.
Tilanne:
- Nopeus: 3000 rpm (WOT);
- Imusarjan paine: 1000 mBar;
- Tuloilman lämpötila: 22°.
Lasketut arvot:
- 47,86 grammaa/sek;
- 172,31 kg/tunti;
- 0,48 grammaa per veto.
Tilanne:
- Nopeus: 6000 rpm (WOT);
- Imusarjan paine: 1000 mBar;
- Tuloilman lämpötila: 25°.
Lasketut arvot:
- 94,76 grammaa/sek;
- 341,14 kg/tunti;
- 0,48 grammaa per veto.
Viallisen ilmamassamittarin seuraukset:
- Vähemmän tehoa (ei aina tarvitse olla havaittavissa)
- Pienempi huippunopeus
- Korkeampi polttoaineenkulutus
- Enemmän nokipäästöjä (dieselmoottori)
- Moottori käy huonosti esimerkiksi täydellä kuormalla
Ilmamassamittarin toiminta:
Ilmamassamittarin kotelo sisältää pistokeliittimen ECU:n johtosarjalle, piirilevylle elektroniikkaan ja mittauselementin.
Kuminen O-rengas estää ilman imemisen kotelon ohi. Ilmamassamittarin mittauselementti koostuu muun muassa kahdesta lämpötilariippuvasta vastuksesta (PTC ja NTC termistorit).
Kun moottori on käynnissä, vastukset jäähtyvät niiden ohi virtaavan imuilman ansiosta. Elektroninen piiri varmistaa, että PTC-lämmityselementin lämpötila pysyy vakiona. Vahvistinpiiri muuntaa siihen liittyvän jännite-eron käyttökelpoiseksi lähtösignaaliksi, joka lähetetään ECU:lle.
Seuraavassa kuvassa näkyy ilmamassamittarin komponentit kolmella osa-alueella:
- Punainen: imuilman lämpötila-anturi (NTC);
- Vihreä: kuumalangan komponentit;
- Sininen: Mittaelementin komponentit.
Ilmamassamittarissa on 5-napainen pistokeliitäntä:
- imuilman lämpötila-anturin signaali;
- virtalähde (12 volttia) kuumalle langalle;
- virtalähde (5 volttia) mittauselementille;
- signaali (0,5 - 4,5 volttia);
- anturin massa. Kaikki sisäiset maadoitukset on kytketty tähän lähtönastan.
Seuraavissa kuvissa kolme osa-aluetta on esitetty erikseen ja niiden vieressä on selitys.
Imuilman lämpötila-anturi: kuten jo mainittiin, tämä anturi on tyyppiä NTC.
Anturin vastus riippuu ilman lämpötilasta, joka virtaa ilmansuodattimesta ilmamassamittarin kautta turboon tai imusarjaan.
Lämpökalvoilmamassamittarissa on lämmitysvastus, joka pidetään vakiolämpötilassa. Tässä kaaviossa lämmitysvastus on Rh. Lämmitysvastus, jota kutsutaan myös kuumalangaksi, kytketään päälle ja pois päältä transistorilla (ylhäällä).
Keskellä näemme yhden Wheatstonen silta jossa vastukset R3 ja R4 pohjassa. Nämä ovat lämpötilasta riippuvia vastuksia (PTC ja NTC). Vastukset R3 ja R4 varmistavat lämpövastuksen Rh vakiolämpötilan:
- Ilmavirran kasvaessa vastukset jäähtyvät ja kaikissa sillan vastuksissa tapahtuu erilainen jännitehäviö. Wheatstonen sillan avulla resistanssin muutos voidaan muuntaa ECU:n signaalijännitteeksi. Katso sivu “Wheatstonen silta” saadaksesi yksityiskohtaisen selityksen tästä piiristä.
- Operaatiovahvistimen jännite-ero muuttaa transistorin lähtöjännitteen;
- Transistori kytketään päälle ja kytkee virransyötön lämmitysvastukseen Rh päälle tai pois päältä;
- Virtalähde pitää lämmönvastuksen mahdollisimman samana.
- Lämpötilasta riippuvat vastukset R1 ja R2 on sijoitettu lämpövastuksen Rh molemmille puolille;
- Jos ilmaa ei virtaa anturin läpi, vastuksilla R1 ja R2 on sama arvo eikä lähtösignaalia ole;
- Kun ilma virtaa anturin läpi, vastus R1 jäähtyy ja R2 lämpenee;
- Tämän seurauksena R1:n vastusarvo pienenee ja R2:n vastusarvo kasvaa;
- Kasvava vastusarvo lisää myös lähtöjännitettä;
- Jos ilma virtaa takaisin anturin yli (takaisinvirtaus), R2 jäähtyy ja R1 kuumenee, jolloin lähtöjännite laskee. Keskimääräinen lähtöjännite on siksi oikea mitta moottoriin virtaavan ilmamassan määrästä.
Takaisinvirtaus on ilman virtausta (pulsaatioita) takaisin ilmansuodatinta kohti imuventtiilien sulkemisen tai kaasuventtiilin sulkemisen seurauksena. Paluuvirtaus mitataan ylimääräisenä ilmamassana, joka voi aiheuttaa signaalin suuren poikkeaman. Nykyaikaisissa ilmamassamittareissa on takaisinvirtauksen kompensointi, kuten tässä esimerkissä on esitetty vastuksilla R1 ja R2.
Aiheeseen liittyvät sivut:
