Thèmes:
- Préface
- Compteur de masse d'air analogique
- Compteur de masse d'air numérique
- Lire les valeurs mesurées à l'aide d'un équipement de diagnostic
- Conséquences d'un débitmètre d'air massique défectueux
- Fonctionnement du débitmètre massique d'air
Préface:
Le débitmètre massique d'air est monté entre le boîtier du filtre à air et le collecteur d'admission.
Tout l’air aspiré passe par le débitmètre massique d’air. Dans un moteur atmosphérique, l'air est aspiré par la dépression dans les cylindres et dans un moteur équipé d'un turbo, l'air est aspiré par la roue du compresseur. Le débitmètre d'air massique mesure la quantité d'air circulant dans le moteur. Sur la base de ces données, la quantité de carburant à injecter peut être déterminée, entre autres, à l'aide des valeurs caractéristiques de l'unité de commande du moteur.
Le débitmètre massique d'air est disponible en deux versions :
- Signal de sortie analogique : le niveau de tension dépend de la valeur mesurée. C'est ce qu'on appelle également un signal AM (Amplitude Modulation) ;
- Signal de sortie numérique : l'électronique du capteur crée un signal numérique sous la forme d'une fréquence. Ce signal FM (Frequency Modulation) varie à mesure que le volume d'air augmente.
Les paragraphes suivants expliquent la différence entre les débitmètres de masse d'air analogiques et numériques avec des exemples de mesures. Le dernier paragraphe explique le fonctionnement du débitmètre massique d'air au niveau des composants.
Compteur de masse d'air analogique :
La tension d'alimentation de ce capteur est de 12 volts. Le signal de tension analogique de ce capteur est généralement (selon la marque et le type) :
- Contact mis, pas de débit d’air : 0,2 – 1,5 volts.
- Moteur au ralenti : 1,5 – 3,0 volts.
- Accélération avec papillon complètement ouvert : 4,5 volts maximum.
Le graphique montre l'évolution de la tension par rapport à la masse d'air mesurée en grammes par seconde. Nous pouvons mesurer la tension avec un multimètre.
Compteur de masse d'air numérique :
La fréquence du signal indique la quantité d'air qui a traversé le capteur. La tension du signal est toujours comprise entre 0 et 5 volts. La fréquence indique la fréquence à laquelle le signal se répète sur une période d'une seconde. Lorsqu'on mesure deux signaux en une seconde avec un oscilloscope, on parle de 2 Hz. En pratique, on constate que la fréquence est beaucoup plus élevée. En général, les constructeurs appliquent les fréquences suivantes :
- stationnaire : 2 – 2,5 kHz (2000 2500 – XNUMX XNUMX Hz)
- haute vitesse : jusqu'à 6 – 6,5 kHz
La fréquence augmente proportionnellement à l'augmentation du débit d'air. Si vous constatez des pics anormaux dans le signal ou si une fréquence trop basse est mesurée à grande vitesse, cela peut indiquer un débitmètre de masse d'air sale ou défectueux. Les images ci-dessous montrent deux mesures du compteur numérique de masse d'air.
La mesure de tension montre l'évolution de la tension au fil du temps. Cette image montre que la tension change constamment entre 0,5 et 4,5 volts. Avec l'augmentation du débit d'air (lorsque la vitesse augmente), le temps entre les lignes montantes et descendantes devient plus petit. Les impulsions deviennent plus fines et plus rapprochées. Un diagnostic correct ne peut pas être établi avec cette image d'oscilloscope.
La mesure dans laquelle le canal A mesure la tension et le canal B mesure la fréquence donne une idée du fonctionnement du compteur de masse d'air. Les mesures sont effectuées sur une période de temps plus longue, ce qui donne l'impression que les impulsions bleues du canal A sont adjacentes les unes aux autres. Cependant, ce n'est pas le cas; En raison du zoom arrière, il est difficilement possible de distinguer les tensions montantes et descendantes.
La ligne rouge (canal B) indique la fréquence du signal. Plus les impulsions de tension sont proches les unes des autres, plus la ligne rouge monte. Lors d'une accélération à grande vitesse avec le véhicule complètement ouvert, la fréquence continue d'augmenter jusqu'à ce que l'accélérateur soit relâché. La hauteur de la ligne rouge indique la fréquence maximale du signal. Ces données peuvent être comparées aux données d'usine ou à une valeur calculée. Nous en discuterons plus en détail dans la section suivante.
Dans le schéma ci-dessous d'une Volkswagen Golf 6 2.0 tdi, le code organe G70 désigne le compteur numérique de masse d'air.
- La broche 1 du compteur de masse d'air est connectée à la broche 18 de l'ECU du moteur. Il s'agit du fil de signal par lequel le débitmètre massique d'air envoie la valeur mesurée à l'ECU ;
- Broche 2 : fil de signal du capteur de température de l'air. Ce capteur est intégré dans le boîtier du débitmètre massique d'air ;
- Broche 4 : masse ;
- Broche 5 : est reliée à un fusible via la référence 23 sur le schéma. Le débitmètre massique d'air est alimenté par une tension de 12 volts.
Sur la broche 1 du compteur de masse d'air, nous pouvons mesurer le signal envoyé à l'ECU. De plus, s'il y en a un, nous pouvons boîte de discussion est disponible, vérifiez si ce signal arrive également correctement sur la broche 18 du calculateur. Si ces signaux diffèrent les uns des autres, nous pouvons mesurer la différence de tension aux bornes de ce fil (broche 1 du LMM par rapport à la broche 18 de l'ECU).
Une tension d'alimentation du capteur trop faible peut affecter le signal du capteur. C'est pourquoi il faut également vérifier les connexions positives et à la terre. Nous connectons le voltmètre ou l'oscilloscope aux broches 4 et 5 et vérifions si nous mesurons une tension approximativement égale à la tension de la batterie. Si la tension est trop basse, nous pouvons avoir affaire à un résistance de transition dans le fil positif ou le fil de terre que l'on peut détecter grâce à la mesure V4.
Lire les valeurs mesurées à l'aide d'un équipement de diagnostic :
Le système de gestion du moteur calcule la quantité d'air en fonction de la valeur du capteur. À l'aide d'un équipement de lecture, la quantité actuelle d'air aspiré peut être lue à partir des données en direct (également appelées paramètres ou blocs de valeurs mesurées). Peu importe que le signal soit analogique ou numérique ; Lors de la lecture, vous voyez la valeur du signal reçu et traité par le calculateur.
Pour vérifier si la valeur mesurée est correcte, elle peut être comparée aux données d'usine. Cependant, dans la plupart des cas, il n’est pas facile de les trouver. C'est pourquoi il existe des calculateurs pour calculer le volume d'air. Un programme bien connu est le Outil LMM que vous pouvez télécharger ici.
La valeur que vous avez calculée et la valeur lue doivent correspondre raisonnablement bien. Bien entendu, une petite différence est autorisée. Nous devons toujours faire face aux propriétés du moteur qui diffèrent pour chaque moteur ; pensez au calage des soupapes, aux techniques d'augmentation du facteur de remplissage telles que le calage variable des soupapes, un collecteur d'admission variable, etc. Cependant, si ces valeurs diffèrent de plusieurs dizaines de grammes, un défaut du compteur de masse d'air ne peut être exclu.
Les tableaux ci-dessous montrent les valeurs calculées d'un moteur atmosphérique d'une cylindrée de 2000 cc (2,0 litres). On démarre au ralenti ; cela fait environ 800 tr/min. Il y a un vide dans le collecteur d'admission car le papillon des gaz est presque complètement fermé. La pression est de 0,3 bar. Les deux colonnes suivantes montrent les valeurs avec un régime moteur accru et un papillon complètement ouvert (Wide Open Throttle). La pression absolue de l'air extérieur, soit 1000 6000 mbar, règne dans le collecteur d'admission. La température de l’air d’admission augmente. Le régime moteur continue d'augmenter jusqu'à XNUMX XNUMX tr/min.
Situatie:
- Vitesse : 800 tr/min ;
- Pression du collecteur d'admission : 300 mbar ;
- Température de l'air d'admission : 20°.
Valeurs calculées :
- 3,86 grammes/sec ;
- 13,88 kg/heure ;
- 0,15 grammes par coup.
Situatie:
- Vitesse : 3000 tr/min (WOT) ;
- Pression du collecteur d'admission : 1000 mbar ;
- Température de l'air d'admission : 22°.
Valeurs calculées :
- 47,86 grammes/sec ;
- 172,31 kg/heure ;
- 0,48 grammes par coup.
Situatie:
- Vitesse : 6000 tr/min (WOT) ;
- Pression du collecteur d'admission : 1000 mbar ;
- Température de l'air d'admission : 25°.
Valeurs calculées :
- 94,76 grammes/sec ;
- 341,14 kg/heure ;
- 0,48 grammes par coup.
Conséquences d'un compteur d'air massique défectueux :
- Moins de puissance (ne doit pas toujours être perceptible)
- Vitesse de pointe inférieure
- Consommation de carburant plus élevée
- Plus d'émissions de suie (moteur diesel)
- Le moteur tourne mal à pleine charge par exemple
Fonctionnement du débitmètre massique d'air :
Le boîtier d'un débitmètre massique d'air contient le connecteur pour le faisceau de câbles vers l'ECU, l'électronique sur un circuit imprimé et l'élément de mesure.
Le joint torique en caoutchouc empêche l'air d'être aspiré au-delà du boîtier. L'élément de mesure du débitmètre massique d'air se compose, entre autres, de deux résistances dépendantes de la température (PTC et NTC). thermistances).
Lorsque le moteur tourne, les résistances refroidissent grâce à l'air d'admission qui les traverse. Le circuit électronique garantit que la température de l'élément chauffant PTC reste constante. La différence de tension associée est traduite par un circuit amplificateur en un signal de sortie utilisable à envoyer à l'ECU.
La figure suivante montre les composants du débitmètre massique d'air en trois sous-zones :
- Rouge : capteur de température d'air d'admission (NTC) ;
- Vert : composants pour le fil chaud ;
- Bleu : composants pour l'élément de mesure.
Le débitmètre massique d'air est équipé d'un connecteur à 5 broches :
- signal du capteur de température d'air d'admission ;
- alimentation (12 volts) pour fil chaud ;
- alimentation (5 volts) pour élément de mesure ;
- signal (0,5 – 4,5 volts) ;
- masse du capteur. Toutes les masses internes sont connectées à cette broche de sortie.
Dans les images suivantes, les trois sous-zones sont affichées séparément avec une explication à côté d'elles.
Sonde de température d'air d'admission: comme déjà évoqué, ce capteur est du type NTC.
La résistance du capteur dépend de la température de l'air qui circule du filtre à air, via le débitmètre massique d'air, jusqu'au turbo ou au collecteur d'admission.
Le compteur massique d'air à film thermique contient une résistance chauffante qui est maintenue à une température constante. Dans ce diagramme, la résistance chauffante est Rh. La résistance chauffante, également appelée fil chaud, est allumée et éteinte par un transistor (en haut).
Au milieu on en voit un Pont de Wheatstone avec les résistances R3 et R4 en bas. Ce sont des résistances dépendant de la température (PTC et NTC). Les résistances R3 et R4 assurent une température constante de la résistance chauffante Rh :
- À mesure que le débit d'air augmente, les résistances refroidissent et une chute de tension différente se produit entre toutes les résistances du pont. Avec le pont de Wheatstone, le changement de résistance peut être converti en une tension de signal pour l'ECU. Voir la page «Pont de Wheatstone» pour une explication détaillée de ce circuit.
- La différence de tension sur l'ampli opérationnel modifie la tension de sortie du transistor ;
- Le transistor est rendu passant et active ou désactive l'alimentation en courant de la résistance chauffante Rh ;
- La résistance chauffante sera maintenue autant que possible à la même température par l’alimentation électrique.
- Les résistances dépendantes de la température R1 et R2 sont placées de part et d'autre de la résistance chauffante Rh ;
- Si aucun air ne traverse le capteur, les résistances R1 et R2 ont la même valeur et il n'y a pas de signal de sortie ;
- Lorsque l'air traverse le capteur, la résistance R1 se refroidit et R2 se réchauffe ;
- En conséquence, la valeur de résistance de R1 diminue et celle de R2 augmente ;
- L'augmentation de la valeur de résistance augmente également la tension de sortie ;
- Si l'air reflue sur le capteur (reflux), R2 se refroidit et R1 se réchauffe, provoquant une chute de la tension de sortie. La tension de sortie moyenne est donc une mesure correcte de la quantité de masse d'air circulant vers le moteur.
Le reflux est le flux d'air (pulsations) retournant vers le filtre à air à la suite de la fermeture des soupapes d'admission ou de la fermeture du papillon des gaz. Le reflux est mesuré comme une masse d'air supplémentaire, ce qui peut provoquer une déviation importante du signal. Les débitmètres massiques d'air modernes disposent d'une compensation de reflux, comme le montre cet exemple avec les résistances R1 et R2.
