Emner:
- introduksjon
- Analog luftmassemåler
- Digital luftmassemåler
- Les målte verdier ved hjelp av diagnoseutstyr
- Konsekvenser av en defekt luftmassemåler
- Drift av luftmassemåleren
Forord:
Luftmassemåleren er montert mellom luftfilterhuset og inntaksmanifolden.
All den sugde luften passerer gjennom luftmassemåleren. I en naturlig aspirert motor suges luften inn av undertrykket i sylindrene og i en motor utstyrt med turbo suges luften inn gjennom kompressorhjulet. Luftmassemåleren måler mengden luft som strømmer inn i motoren. Basert på disse dataene kan mengden drivstoff som skal injiseres bestemmes, blant annet ved å bruke de karakteristiske verdiene i motorkontrollenheten.
Luftmassemåleren er tilgjengelig i to versjoner:
- Analogt utgangssignal: nivået på spenningen avhenger av den målte verdien. Dette kalles også et AM-signal (Amplitude Modulation);
- Digitalt utgangssignal: elektronikken i sensoren lager et digitalt signal i form av en frekvens. Dette FM-signalet (Frequency Modulation) varierer etter hvert som luftvolumet øker.
Følgende avsnitt forklarer forskjellen mellom analoge og digitale luftmassemålere med eksempelmålinger. Det siste avsnittet forklarer driften av luftmassemåleren på komponentnivå.
Analog luftmassemåler:
Forsyningsspenningen på denne sensoren er 12 volt. Det analoge spenningssignalet til denne sensoren er generelt (avhengig av merke og type):
- Tenning på, ingen luftstrøm: 0,2 – 1,5 volt.
- Motor på tomgang: 1,5 – 3,0 volt.
- Akselerasjon med fullt åpen gass: maks 4,5 volt.
Grafen viser forløpet til spenningen sammenlignet med den målte luftmassen i gram per sekund. Vi kan måle spenningen med et multimeter.
Digital luftmassemåler:
Frekvensen på signalet indikerer hvor mye luft som har passert sensoren. Spenningen til signalet er alltid mellom 0 og 5 volt. Frekvensen angir hvor ofte signalet gjentas i løpet av ett sekund. Når vi måler to signaler på ett sekund med et oscilloskop, snakker vi om 2 Hz. I praksis ser vi at frekvensen er mye høyere. Generelt bruker produsentene følgende frekvenser:
- stasjonær: 2 – 2,5 kHz (2000 – 2500 Hz)
- høy hastighet: opptil 6 – 6,5 kHz
Frekvensen øker proporsjonalt med den økende luftstrømmen. Hvis du ser unormale topper i signalet, eller en frekvens som er for lav måles ved høy hastighet, kan dette tyde på en skitten eller defekt luftmassemåler. Bildene nedenfor viser to målinger fra den digitale luftmassemåleren.
Spenningsmålingen viser spenningsutviklingen over tid. Dette bildet viser at spenningen endres konstant mellom 0,5 og 4,5 volt. Med økende luftstrøm (ved økning av hastigheten), blir tiden mellom de stigende og fallende linjene kortere. Pulsene blir tynnere og tettere sammen. En riktig diagnose kan ikke stilles med dette omfangsbildet.
Målingen der kanal A måler spenningen og kanal B måler frekvensen, gir en ide om driften av luftmassemåleren. Målinger tas over en større tidsperiode, noe som får det til å se ut som om de blå pulsene til kanal A ligger ved siden av hverandre. Dette er imidlertid ikke tilfelle; På grunn av zoomen ut er det knapt mulig å skille mellom opp- og nedspenningen.
Den røde linjen (kanal B) indikerer frekvensen til signalet. Jo nærmere spenningspulsene er hverandre, jo mer stiger den røde linjen. Når du akselererer til høy hastighet med kjøretøyet helt åpent, fortsetter frekvensen å øke til gassen slippes. Høyden på den røde linjen indikerer maksimal frekvens for signalet. Disse dataene kan sammenlignes med fabrikkdata eller en beregnet verdi. Vi vil diskutere dette mer detaljert i neste avsnitt.
I diagrammet under av en Volkswagen Golf 6 2.0 tdi angir komponentkoden G70 den digitale luftmassemåleren.
- Pinne 1 på luftmassemåleren er koblet til pinne 18 på motorens ECU. Dette er signalledningen som luftmassemåleren sender den målte verdien til ECU'en over;
- Pinne 2: signalledningen til lufttemperaturføler. Denne sensoren er integrert i luftmassemålerhuset;
- Pinne 4: slipt;
- Pinne 5: er koblet til en sikring via referanse 23 i diagrammet. Luftmassemåleren forsynes med en spenning på 12 volt.
På pinne 1 på luftmassemåleren kan vi måle signalet som sendes til ECU. I tillegg, hvis det er en, kan vi breakout boks er tilgjengelig, sjekk om dette signalet også kommer riktig på pinne 18 på ECU. Hvis disse signalene er forskjellige fra hverandre, kan vi måle spenningsforskjellen over denne ledningen (pinne 1 på LMM sammenlignet med pinne 18 på ECU).
For lav sensortilførselsspenning kan påvirke sensorsignalet. Derfor må vi også sjekke pluss- og jordforbindelsene. Vi kobler voltmeteret eller oscilloskopet til pinne 4 og 5 og sjekker om vi måler en spenning som er omtrent lik batterispenningen. Hvis spenningen er for lav, kan det hende vi har å gjøre med en Overgangsresistans i den positive ledningen eller jordledningen som vi kan oppdage ved hjelp av V4-målingen.
Les målte verdier ved hjelp av diagnoseutstyr:
Motorstyringssystemet beregner mengden luft basert på sensorverdien. Ved hjelp av leseutstyr kan gjeldende mengde sugd luft avleses fra live-dataene (også kalt parametere eller måleverdiblokker). Det spiller ingen rolle om signalet er analogt eller digitalt; Når du leser, ser du verdien av signalet som mottas og behandles av ECU.
For å kontrollere om den målte verdien er korrekt, kan den sammenlignes med fabrikkdata. Imidlertid er disse i de fleste tilfeller ikke enkle å finne. Derfor finnes det kalkulatorer for å beregne luftvolumet. Et velkjent program er LMM-verktøy som du kan laste ned her.
Verdien du beregnet og den avleste verdien må samsvare rimelig godt. Selvfølgelig er en liten forskjell tillatt. Vi må alltid forholde oss til motoregenskapene som er forskjellige for hver motor; tenk på ventiltiming, fyllfaktorøkende teknikker som variabel ventiltiming, en variabel inntaksmanifold osv. Men hvis disse verdiene avviker med titalls gram, kan en feil i luftmassemåleren ikke utelukkes.
Tabellene nedenfor viser de beregnede verdiene for en naturlig aspirert motor med et slagvolum på 2000 cc (2,0 liter). Vi starter med tomgangshastighet; dette er ca 800 rpm. Det er et vakuum i inntaksmanifolden fordi gassventilen er nesten helt stengt. Trykket er 0,3 bar. De neste to kolonnene viser verdiene ved økt motorhastighet og helt åpen gass (Wide Open Throttle). Det absolutte ytre lufttrykket, dvs. 1000 mBar, råder i inntaksmanifolden. Temperaturen på inntaksluften stiger. Motorturtallet fortsetter å øke til 6000 rpm.
Situasjon:
- Hastighet: 800 rpm;
- Inntaksmanifoldtrykk: 300 mBar;
- Innsugningslufttemperatur: 20°.
Beregnede verdier:
- 3,86 gram/sek;
- 13,88 kg/time;
- 0,15 gram per slag.
Situasjon:
- Hastighet: 3000 rpm (WOT);
- Inntaksmanifoldtrykk: 1000 mBar;
- Innsugningslufttemperatur: 22°.
Beregnede verdier:
- 47,86 gram/sek;
- 172,31 kg/time;
- 0,48 gram per slag.
Situasjon:
- Hastighet: 6000 rpm (WOT);
- Inntaksmanifoldtrykk: 1000 mBar;
- Innsugningslufttemperatur: 25°.
Beregnede verdier:
- 94,76 gram/sek;
- 341,14 kg/time;
- 0,48 gram per slag.
Konsekvenser av en defekt luftmassemåler:
- Mindre kraft (trenger ikke alltid være merkbar)
- Lavere toppfart
- Høyere drivstofforbruk
- Mer sotutslipp (dieselmotor)
- Motoren går for eksempel dårlig turtall ved full belastning
Drift av luftmassemåleren:
Huset til en luftmassemåler inneholder pluggforbindelsen for ledningsnettet til ECU, elektronikken på et kretskort og måleelementet.
O-ringen av gummi forhindrer at luft suges inn forbi huset. Luftmassemålerens måleelement består blant annet av to temperaturavhengige motstander (PTC og NTC) termistorer).
Når motoren går, kjøles motstandene ned på grunn av inntaksluften som strømmer forbi dem. Den elektroniske kretsen sørger for at temperaturen på PTC-varmeelementet forblir konstant. Den tilhørende spenningsforskjellen oversettes av en forsterkerkrets til et brukbart utgangssignal for å sende til ECU.
Følgende figur viser komponentene i luftmassemåleren i tre delområder:
- Rød: temperatursensor for inntaksluft (NTC);
- Grønn: komponenter for den varme ledningen;
- Blå: komponenter for måleelementet.
Luftmassemåleren har en 5-pinners pluggforbindelse:
- inntak luft temperatur sensor signal;
- strømforsyning (12 volt) for varm ledning;
- strømforsyning (5 volt) for måleelement;
- signal (0,5 – 4,5 volt);
- sensormasse. All intern jording er koblet til denne utgangspinnen.
På de følgende bildene er de tre delområdene vist hver for seg med en forklaring ved siden av.
Temperatursensor for inntaksluft: som allerede nevnt er denne sensoren av typen NTC.
Sensormotstanden avhenger av lufttemperaturen som strømmer fra luftfilteret, via luftmassemåleren, til turboen eller inntaksmanifolden.
Varmefilm luftmassemåleren inneholder en varmemotstand som holdes på en konstant temperatur. I dette diagrammet er varmemotstanden Rh. Varmemotstanden, også kalt den varme ledningen, slås av og på av en transistor (øverst).
I midten ser vi en Wheatstone bridge med motstander R3 og R4 i bunnen. Dette er temperaturavhengige motstander (PTC og NTC). Motstandene R3 og R4 sikrer en konstant temperatur på varmemotstanden Rh:
- Med økende luftstrøm kjøles motstandene ned og det oppstår et annet spenningsfall over alle motstandene i broen. Med Wheatstone-broen kan motstandsendringen konverteres til en signalspenning for ECU. Se siden “Wheatstone Bridge” for en detaljert forklaring av denne kretsen.
- Spenningsforskjellen på operasjonsforsterkeren endrer utgangsspenningen til transistoren;
- Transistoren slås på og slår strømforsyningen til varmemotstanden Rh på eller av;
- Varmemotstanden vil holdes på samme temperatur så mye som mulig av strømforsyningen.
- De temperaturavhengige motstandene R1 og R2 er plassert på begge sider av varmemotstanden Rh;
- Hvis det ikke strømmer luft gjennom sensoren, har motstandene R1 og R2 samme verdi og det er ikke noe utgangssignal;
- Når luft strømmer gjennom sensoren, avkjøles motstand R1 og R2 varmes opp;
- Som et resultat avtar motstandsverdien til R1 og den til R2 øker;
- Den økende motstandsverdien øker også utgangsspenningen;
- Hvis luften strømmer tilbake over sensoren (tilbakestrømning), avkjøles R2 og R1 varmes opp, noe som får utgangsspenningen til å falle. Den gjennomsnittlige utgangsspenningen er derfor et korrekt mål på mengden luftmasse som strømmer til motoren.
Tilbakestrømning er strømmen av luft (pulsasjoner) tilbake mot luftfilteret som følge av lukking av inntaksventilene eller lukking av strupeventilen. Tilbakestrømmen måles som ekstra luftmasse, noe som kan gi et stort avvik i signalet. Moderne luftmassemålere har tilbakestrømningskompensasjon som vist i dette eksempelet med motstander R1 og R2.
