Предметы:
- введение
- Аналоговый расходомер воздуха
- Цифровой расходомер воздуха
- Считайте измеренные значения с помощью диагностического оборудования.
- Последствия неисправного расходомера воздуха
- Работа расходомера воздуха
Инлейдинг:
Расходомер воздуха установлен между корпусом воздушного фильтра и впускным коллектором.
Весь всасываемый воздух проходит через расходомер воздуха. В безнаддувном двигателе воздух всасывается за счет разрежения в цилиндрах, а в двигателе с турбонаддувом воздух всасывается через колесо компрессора. Расходомер воздуха измеряет количество воздуха, поступающего в двигатель. На основании этих данных количество впрыскиваемого топлива можно определить, в том числе, с помощью характеристических значений в блоке управления двигателем.
Расходомер воздуха доступен в двух версиях:
- Аналоговый выходной сигнал: уровень напряжения зависит от измеряемого значения. Его также называют сигналом AM (амплитудная модуляция);
- Цифровой выходной сигнал: электроника датчика создает цифровой сигнал в форме частоты. Этот FM-сигнал (частотная модуляция) меняется по мере увеличения объема воздуха.
В следующих параграфах объясняется разница между аналоговыми и цифровыми расходомерами воздуха с примерами измерений. В последнем абзаце объясняется работа расходомера воздуха на уровне компонентов.
Аналоговый расходомер воздуха:
Напряжение питания на этом датчике составляет 12 вольт. Аналоговый сигнал напряжения этого датчика обычно (в зависимости от марки и типа):
- Зажигание включено, воздуха нет: 0,2–1,5 В.
- Двигатель на холостом ходу: 1,5 – 3,0 Вольт.
- Ускорение при полностью открытой дроссельной заслонке: максимум 4,5 В.
На графике показано изменение напряжения по сравнению с измеренной массой воздуха в граммах в секунду. Мы можем измерить напряжение с помощью мультиметра.
Цифровой расходомер воздуха:
Частота сигнала показывает, сколько воздуха прошло через датчик. Напряжение сигнала всегда находится в пределах от 0 до 5 вольт. Частота указывает, как часто сигнал повторяется в течение одной секунды. Когда мы измеряем два сигнала за одну секунду с помощью осциллографа, мы говорим о 2 Гц. На практике мы видим, что частота намного выше. В целом производители применяют следующие частоты:
- стационарный: 2–2,5 кГц (2000–2500 Гц)
- высокая скорость: до 6 – 6,5 кГц
Частота увеличивается пропорционально увеличению воздушного потока. Если вы видите ненормальные пики сигнала или на высокой скорости измеряется слишком низкая частота, это может указывать на загрязнение или неисправность расходомера воздуха. На изображениях ниже показаны два измерения цифрового расходомера воздуха.
Измерение напряжения показывает изменение напряжения с течением времени. На этом изображении видно, что напряжение постоянно меняется от 0,5 до 4,5 вольт. С увеличением расхода воздуха (при увеличении скорости) время между восходящей и нисходящей линиями становится меньше. Импульсы становятся тоньше и ближе друг к другу. С помощью этого изображения невозможно поставить правильный диагноз.
Измерение, при котором канал А измеряет напряжение, а канал В – частоту, дает представление о работе расходомера воздуха. Измерения проводятся за больший период времени, из-за чего создается впечатление, будто синие импульсы канала А расположены рядом друг с другом. Однако, это не так; Из-за уменьшения масштаба едва ли возможно различить повышение и понижение напряжения.
Красная линия (канал B) указывает частоту сигнала. Чем ближе импульсы напряжения друг к другу, тем больше поднимается красная линия. При разгоне до высокой скорости при полностью открытом автомобиле частота продолжает увеличиваться до тех пор, пока не будет отпущена дроссельная заслонка. Высота красной линии указывает максимальную частоту сигнала. Эти данные можно сравнить с заводскими данными или расчетным значением. Мы обсудим это более подробно в следующем разделе.
На приведенной ниже схеме Volkswagen Golf 6 2.0 tdi код компонента G70 обозначает цифровой расходомер воздуха.
- Контакт 1 расходомера воздуха соединен с контактом 18 ЭБУ двигателя. Это сигнальный провод, по которому расходомер воздуха передает измеренное значение в ЭБУ;
- Контакт 2: сигнальный провод датчик температуры воздуха. Этот датчик встроен в корпус расходомера воздуха;
- Контакт 4: земля;
- Контакт 5: подключен к предохранителю через позицию 23 на схеме. На расходомер воздуха подается напряжение 12 вольт.
На контакте 1 расходомера воздуха мы можем измерить сигнал, который отправляется в ЭБУ. Кроме того, если таковой имеется, мы можем коммутационная коробка имеется, проверьте, правильно ли поступает этот сигнал и на контакт 18 ЭБУ. Если эти сигналы отличаются друг от друга, мы можем измерить разницу напряжений на этом проводе (контакт 1 LMM по сравнению с контактом 18 ЭБУ).
Слишком низкое напряжение питания датчика может повлиять на сигнал датчика. Вот почему мы также должны проверить положительные и заземляющие соединения. Подключаем вольтметр или осциллограф к контактам 4 и 5 и проверяем, измеряем ли мы напряжение, примерно равное напряжению аккумулятора. Если напряжение слишком низкое, возможно, мы имеем дело с переходное сопротивление в положительном проводе или проводе заземления, который мы можем обнаружить с помощью измерения V4.
Считайте измеренные значения с помощью диагностического оборудования:
Система управления двигателем рассчитывает количество воздуха на основе значения датчика. С помощью считывающего оборудования текущий объем всасываемого воздуха можно считать из текущих данных (также называемых параметрами или блоками измеренных значений). Не имеет значения, является ли сигнал аналоговым или цифровым; При чтении вы видите значение сигнала, полученного и обработанного ЭБУ.
Чтобы проверить правильность измеренного значения, его можно сравнить с заводскими данными. Однако в большинстве случаев найти их непросто. Именно поэтому существуют калькуляторы для расчета объема воздуха. Известна программа инструмент ЛММ который вы можете скачать здесь.
Рассчитанное вами значение и считанное значение должны достаточно хорошо совпадать. Конечно, допускается небольшая разница. Нам всегда приходится иметь дело со свойствами каждого двигателя, которые различаются; подумайте о фазах газораспределения, методах увеличения коэффициента заполнения, таких как система изменения фаз газораспределения, регулируемый впускной коллектор и т. д. Однако, если эти значения различаются на десятки граммов, нельзя исключать неисправность расходомера воздуха.
В таблицах ниже приведены расчетные значения для атмосферного двигателя объемом 2000 куб.см (2,0 литра). Начинаем с холостого хода; это примерно 800 об/мин. Во впускном коллекторе разрежение, потому что дроссельная заслонка почти полностью закрыта. Давление 0,3 бар. Следующие два столбца показывают значения при повышенных оборотах двигателя и полностью открытом дросселе (Wide Open Throttle). Во впускном коллекторе преобладает абсолютное давление наружного воздуха, т.е. 1000 мбар. Температура всасываемого воздуха повышается. Частота вращения двигателя продолжает увеличиваться до 6000 об/мин.
Ситуация:
- Скорость: 800 об/мин;
- Давление во впускном коллекторе: 300 мБар;
- Температура всасываемого воздуха: 20°.
Расчетные значения:
- 3,86 грамм/сек;
- 13,88 кг/час;
- 0,15 грамма за ход.
Ситуация:
- Скорость: 3000 об/мин (WOT);
- Давление во впускном коллекторе: 1000 мБар;
- Температура всасываемого воздуха: 22°.
Расчетные значения:
- 47,86 грамм/сек;
- 172,31 кг/час;
- 0,48 грамма за ход.
Ситуация:
- Скорость: 6000 об/мин (WOT);
- Давление во впускном коллекторе: 1000 мБар;
- Температура всасываемого воздуха: 25°.
Расчетные значения:
- 94,76 грамм/сек;
- 341,14 кг/час;
- 0,48 грамма за ход.
Последствия неисправности расходомера воздуха:
- Меньшая мощность (не всегда должна быть заметной)
- Более низкая максимальная скорость
- Повышенный расход топлива
- Больше выбросов сажи (дизельный двигатель)
- Двигатель плохо раскручивается при полной нагрузке, например
Работа расходомера воздуха:
В корпусе расходомера воздуха находится разъем для подключения жгута проводов к ЭБУ, электроника на печатной плате и измерительный элемент.
Резиновое уплотнительное кольцо предотвращает всасывание воздуха мимо корпуса. Измерительный элемент расходомера воздуха состоит, среди прочего, из двух термозависимых резисторов (PTC и NTC термисторы).
При работе двигателя резисторы остывают за счет проходящего мимо них всасываемого воздуха. Электронная схема обеспечивает постоянство температуры нагревательного элемента PTC. Соответствующая разность напряжений преобразуется схемой усилителя в полезный выходной сигнал для отправки в ЭБУ.
На следующем рисунке показаны компоненты расходомера воздуха в трех подзонах:
- Красный: датчик температуры воздуха на впуске (NTC);
- Зеленый: компоненты горячей проволоки;
- Синий: компоненты измерительного элемента.
Расходомер воздуха имеет 5-контактное штекерное соединение:
- сигнал датчика температуры всасываемого воздуха;
- блок питания (12 вольт) для горячего провода;
- источник питания (5 Вольт) для измерительного элемента;
- сигнал (0,5 – 4,5 вольт);
- масса датчика. Все внутренние земли подключены к этому выходному контакту.
На следующих изображениях три подобласти показаны отдельно с пояснениями рядом с ними.
Датчик температуры впускного воздуха: как уже говорилось, это датчик типа NTC.
Сопротивление датчика зависит от температуры воздуха, который поступает из воздушного фильтра через расходомер воздуха в турбину или во впускной коллектор.
Тепловой пленочный расходомер воздуха содержит нагревательный резистор, температура которого поддерживается постоянной. На этой схеме сопротивление нагрева равно Rh. Нагревательный резистор, также называемый горячей проволокой, включается и выключается транзистором (вверху).
В середине мы видим один Мост Уитстона с резисторами R3 и R4 внизу. Это термозависимые резисторы (PTC и NTC). Резисторы R3 и R4 обеспечивают постоянство температуры нагрева сопротивления Rh:
- По мере увеличения потока воздуха резисторы остывают и на всех резисторах моста возникает разное падение напряжения. С помощью моста Уитстона изменение сопротивления можно преобразовать в сигнальное напряжение для ЭБУ. Посмотреть страницу «Мост Уитстона» для подробного объяснения этой схемы.
- Разница напряжений на операционном усилителе изменяет выходное напряжение транзистора;
- Транзистор включается и включает или выключает подачу тока на нагревательный резистор Rh;
- Нагревательное сопротивление будет поддерживаться на одной и той же температуре, насколько это возможно, с помощью источника питания.
- Температурно-зависимые резисторы R1 и R2 расположены по обе стороны от нагревательного сопротивления Rh;
- Если воздух не проходит через датчик, резисторы R1 и R2 имеют одинаковое значение и выходной сигнал отсутствует;
- Когда воздух проходит через датчик, сопротивление R1 охлаждается, а R2 нагревается;
- В результате значение сопротивления R1 уменьшается, а сопротивление R2 увеличивается;
- Увеличение значения сопротивления также увеличивает выходное напряжение;
- Если воздух течет обратно через датчик (обратный поток), R2 охлаждается, а R1 нагревается, что приводит к падению выходного напряжения. Таким образом, среднее выходное напряжение является правильной мерой количества воздушной массы, поступающей в двигатель.
Обратный поток – это поток воздуха (пульсации) обратно в сторону воздушного фильтра в результате закрытия впускных клапанов или закрытия дроссельной заслонки. Обратный поток измеряется как дополнительная воздушная масса, которая может вызвать большое отклонение сигнала. Современные расходомеры воздуха имеют компенсацию обратного потока, как показано в этом примере, с помощью резисторов R1 и R2.
