科目：
- はじめに
- アナログエアマスメーター
- デジタルエアマスメーター
- 診断装置を使用して測定値を読み取る
- エアマスメーターの欠陥による影響
- エアマスメーターの操作
導入：
エアマスメーターはエアフィルターハウジングとインテークマニホールドの間に取り付けられます。
吸い込まれた空気はすべてエアマスメーターを通過します。 自然吸気エンジンでは、空気はシリンダー内の負圧によって吸い込まれ、ターボを備えたエンジンでは、空気はコンプレッサーホイールを通して吸い込まれます。 エアマスメーターはエンジンに流入する空気の量を測定します。 このデータに基づいて、特にエンジン制御ユニットの特性値を使用して、噴射される燃料の量を決定できます。
エアマスメーターには XNUMX つのバージョンがあります。
- アナログ出力信号: 電圧のレベルは測定値に依存します。 これは AM 信号 (振幅変調) とも呼ばれます。
- デジタル出力信号: センサー内の電子機器が周波数の形式でデジタル信号を作成します。 この FM 信号 (周波数変調) は、風量の増加に応じて変化します。
次の段落では、アナログ空気量計とデジタル空気量計の違いを測定例とともに説明します。 最後の段落では、エアマスメーターの動作をコンポーネントレベルで説明します。
アナログエアマスメーター：
このセンサーの供給電圧は 12 ボルトです。 このセンサーのアナログ電圧信号は一般に次のとおりです (ブランドとタイプによって異なります)。
- イグニッションオン、エアフローなし: 0,2 – 1,5 ボルト。
- エンジンアイドリング: 1,5 – 3,0 ボルト。
- スロットル全開での加速: 最大 4,5 ボルト。
グラフは、測定された空気質量と比較した電圧の推移を XNUMX 秒あたりのグラム単位で示します。 マルチメーターで電圧を測定できます。
デジタルエアマスメーター：
信号の周波数は、センサーを通過した空気の量を示します。 信号の電圧は常に 0 ～ 5 ボルトの間です。 周波数は、2 秒間に信号が繰り返される頻度を示します。 オシロスコープで XNUMX 秒間に XNUMX つの信号を測定する場合、XNUMX Hz について話します。 実際には、周波数ははるかに高いことがわかります。 一般に、メーカーは次の周波数を適用します。
- 定常：2～2,5kHz（2000～2500Hz）
- 高速: 最大 6 – 6,5 kHz
周波数は空気流量の増加に比例して増加します。 信号に異常なピークが見られる場合、または低すぎる周波数が高速で測定される場合は、エアマスメーターが汚れているか欠陥があることを示している可能性があります。 下の画像は、デジタル エアマス メーターからの XNUMX つの測定値を示しています。
電圧測定は、時間の経過に伴う電圧の変化を示します。 この画像は、電圧が 0,5 ボルトと 4,5 ボルトの間で常に変化していることを示しています。 空気流量が増加すると（速度が増加すると）、上昇ラインと下降ラインの間の時間が短くなります。 パルスはより細くなり、互いに近くなります。 このスコープ画像では適切な診断はできません。
チャンネルAが電圧を測定し、チャンネルBが周波数を測定する測定は、エアマスメーターの動作の概念を提供します。 測定はより長い期間にわたって行われるため、チャネル A の青いパルスが互いに隣接しているように見えます。 しかし、そうではありません。 ズームアウトしているため、電圧の上昇と下降を区別することはほとんど不可能です。
赤い線 (チャンネル B) は信号の周波数を示します。 電圧パルスが互いに近づくほど、赤い線はより高くなります。 全開で高速に加速すると、スロットルを戻すまで周波数が上昇し続けます。 赤い線の高さは信号の最大周波数を示します。 このデータは工場出荷時のデータまたは計算値と比較できます。 これについては次のセクションで詳しく説明します。
フォルクスワーゲン ゴルフ 6 2.0 tdi の以下の図では、コンポーネント コード G70 はデジタル エアマス メーターを示しています。
- エアマスメーターのピン1はエンジンECUのピン18に接続されています。 これは、エアマスメーターが測定値を ECU に送信する信号線です。
- ピン 2: の信号線 気温センサー。 このセンサーはエアマスメーターのハウジングに組み込まれています。
- ピン 4: グランド。
- ピン 5: 図の参照番号 23 を介してヒューズに接続されています。 エアマスメーターには 12 ボルトの電圧が供給されます。
エアマスメーターのピン 1 で、ECU に送信される信号を測定できます。 また、ある場合は、 ブレイクアウトボックス が利用可能な場合は、この信号が ECU のピン 18 にも正しく到着するかどうかを確認してください。 これらの信号が互いに異なる場合は、このワイヤの電圧差 (LMM のピン 1 と ECU のピン 18 の比較) を測定できます。
センサーの電源電圧が低すぎると、センサー信号に影響を与える可能性があります。 そのため、プラスとアースの接続も確認する必要があります。 電圧計またはオシロスコープをピン 4 と 5 に接続し、バッテリー電圧とほぼ等しい電圧が測定されるかどうかを確認します。 電圧が低すぎる場合は、問題が発生している可能性があります。 遷移抵抗 V4 測定を使用して検出できるプラス線またはアース線にあります。
診断装置を使用して測定値を読み取ります。
エンジンマネジメントシステムはセンサー値に基づいて空気量を計算します。 読み取り装置を使用すると、ライブデータ (パラメータまたは測定値ブロックとも呼ばれます) から現在の吸入空気量を読み取ることができます。 信号がアナログかデジタルかは関係ありません。 読み取り時には、ECU によって受信および処理された信号の値が表示されます。
測定値が正しいかどうかを工場出荷時のデータと比較することで確認できます。 ただし、ほとんどの場合、これらを見つけるのは簡単ではありません。 そのため、空気量を計算するための計算機が存在します。 有名なプログラムとしては、 LMMツール ここからダウンロードできます。
計算した値と読み取った値はかなりよく一致している必要があります。 もちろん、多少の違いは許容されます。 私たちは常に、エンジンごとに異なるエンジン特性に対処する必要があります。 バルブタイミング、可変バルブタイミング、可変インテークマニホールドなどのフィルファクター向上技術が考えられます。しかし、これらの値が数十グラム異なる場合、エアマスメーターの欠陥を除外することはできません。
以下の表は、排気量2000cc（2,0リットル）の自然吸気エンジンの計算値を示しています。 まずはアイドル速度から始めます。 これは約 800 rpm です。 スロットルバルブがほぼ完全に閉じているため、インテークマニホールド内は真空になります。 圧力は0,3バールです。 次の 1000 つの列は、エンジン回転数を上げ、スロットルを全開にしたとき（ワイド オープン スロットル）の値を示しています。 インテークマニホールド内には絶対外気圧、つまり 6000 mBar がかかります。 吸気温度が上昇します。 エンジン回転数は XNUMX rpm まで上昇し続けます。
状況：
- 速度: 800 rpm。
- インテークマニホールド圧力: 300 mBar;
- 吸気温度：20°。
計算値:
- 3,86グラム/秒。
- 13,88kg/時間;
- 0,15ストロークあたりXNUMXグラム。
状況：
- 速度: 3000 rpm (WOT);
- インテークマニホールド圧力: 1000 mBar;
- 吸気温度：22°。
計算値:
- 47,86グラム/秒。
- 172,31kg/時間;
- 0,48ストロークあたりXNUMXグラム。
状況：
- 速度: 6000 rpm (WOT);
- インテークマニホールド圧力: 1000 mBar;
- 吸気温度：25°。
計算値:
- 94,76グラム/秒。
- 341,14kg/時間;
- 0,48ストロークあたりXNUMXグラム。
質量空気計の欠陥による影響:
- 電力が少ない (必ずしも目立つ必要はない)
- 最高速の低下
- 燃料消費量の増加
- 煤排出量の増加（ディーゼルエンジン）
- たとえば、全負荷時のエンジンの回転数が低下します。
エアマスメーターの操作:
空気量計のハウジングには、ECU へのワイヤリング ハーネス、プリント基板上の電子機器、および測定素子のプラグ接続が含まれています。
ゴム製の O リングは、ハウジングを越えて空気が吸い込まれるのを防ぎます。 エアマスメーターの測定要素は、特に XNUMX つの温度依存抵抗器 (PTC と NTC) で構成されています。 サーミスタ).
エンジンが作動すると、抵抗器を通過する吸気により抵抗器が冷却されます。 電子回路により、PTC 発熱体の温度が一定に保たれます。 関連する電圧差は増幅回路によって使用可能な出力信号に変換され、ECU に送信されます。
次の図は、エアマス メーターのコンポーネントを XNUMX つのサブエリアに分けて示しています。
- 赤: 吸気温度センサー (NTC)。
- 緑: 熱線用のコンポーネント。
- 青: 測定要素のコンポーネント。
エアマスメーターには 5 ピンのプラグ接続があります。
- 吸気温度センサー信号。
- 熱線用の電源 (12 ボルト)。
- 測定要素用の電源 (5 ボルト)。
- 信号 (0,5 – 4,5 ボルト);
- センサーの質量。 すべての内部グランドはこの出力ピンに接続されています。
次の画像では、XNUMX つのサブエリアが個別に示されており、その横に説明が付いています。
熱式空気質量計には、一定温度に保たれる発熱抵抗体が内蔵されています。 この図では、加熱抵抗は Rh です。 熱線とも呼ばれる加熱抵抗器は、トランジスタ (上部) によってオンとオフが切り替えられます。
真ん中に一つ見えます ホイートストーン橋 底部には抵抗 R3 と R4 があります。 これらは温度依存抵抗器 (PTC および NTC) です。 抵抗 R3 と R4 は、加熱抵抗 Rh の温度を一定に保ちます。
- 空気の流れが増加すると、抵抗器が冷却され、ブリッジ内のすべての抵抗器にわたって異なる電圧降下が発生します。 ホイートストン ブリッジを使用すると、抵抗変化を ECU の信号電圧に変換できます。 ページを参照してください 「ホイートストーン橋」 この回路の詳しい説明はこちらをご覧ください。
- オペアンプの電圧差により、トランジスタへの出力電圧が変化します。
- トランジスタがオンになり、加熱抵抗器 Rh への電流供給がオンまたはオフに切り替わります。
- 発熱抵抗体は電源により可能な限り同じ温度に保たれます。
- 温度依存抵抗器 R1 と R2 は、加熱抵抗 Rh の両側に配置されます。
- センサーに空気が流れない場合、抵抗器 R1 と R2 は同じ値になり、出力信号はありません。
- 空気がセンサーを通過すると、抵抗 R1 が冷却され、R2 が加熱されます。
- その結果、R1の抵抗値は減少し、R2の抵抗値は増加します。
- 抵抗値が増加すると、出力電圧も増加します。
- 空気がセンサーを越えて逆流すると (逆流)、R2 が冷却され、R1 が加熱され、出力電圧が低下します。 したがって、平均出力電圧は、エンジンに流れる空気質量の正確な尺度になります。
逆流とは、吸気バルブを閉じたり、スロットルバルブを閉じたりした結果、エアフィルターに向かって逆流する空気の流れ（脈動）のことです。 逆流は余分な空気の質量として測定されるため、信号に大きな偏差が生じる可能性があります。 最新の空気質量計には、この例に示すように抵抗 R1 と R2 を使用した逆流補償機能があります。
