Дебитомер (MAF)

  
Фиг. 1                                                    Фиг. 2

• С аналогов изходен сигнал. При тях в зависимост от разхода на въздух се изменя напрежението на изходния сигнал на датчика.
• С цифров изходен сигнал. При тях в зависимост от разхода на въздух се изменя честотата на изходните импулси или коефициента на запълване на импулсите.

• Датчик който измерва обем (л/час) на преминаващия въздух.
• Датчик който измерва маса (кг/час) на преминаващия въздух. В сегашно време се използват само датчици на масов разход на въздух, тъй като при тяхната конструкция няма подвижни механични части, те имат голямо бързодействие и точност. Този тип датчик не е чувствителен към пулсации, свързани с отварянето и затварянето на смукателните клапани и показанието му не зависи от плътността на постъпващия въздух.

Фиг. 3

Работата на датчика за масов разход на въздух е основана на принципа на постоянната температура. Нагретият платинов проводник, разположен във въздушния поток (3), е едно от рамената на резисторния мост. При това за сметка на изменението на силата на тока, протичащ през резисторния мост, се поддържа постоянна температура (около 100 ºС) на платиновия проводник, обдухван от въздушния поток. При увеличаване на разхода на въздух платиновия проводник изстива и неговото съпротивление пада. Резисторният мост става несиметричен и възниква напрежение, пода-вано на усилвател и насочено към повишаване температурата на проводника. Този процес продължава дотогава, докато температурата и съпротивлението на проводника не доведат до равновесие системата. Диапазонът на силата на тока е 0.5 – 1.2А. Този ток протича така също и през калибровъчен резистор, върху когото възниква напрежение, постъпващо в бордовия контролер за изчисляване на количеството впръскано гориво. Измененето на температурата се компенсира от резистора (4), който представлява платинова шайба, разположена във въздушния поток. Изменението на температурата на въздуха едновременно изменя съпротивлението на нагретия проводник (2) и термоком-пенсационния резистор (4), поради което равновесието на резусторния мост не се нару-шава.

При експлоатация платиновият проводник неизбежно се замърсява. За предотвратяване на това замърсяване след изключване на двигателя проводника в течение на 1 сек. се загрява до температура 1000 ºС. При това цялата полепнала по него мръсотия изгаря. Този процес се контролира от бордовия контролер.

Дебитомер с нагреваем резистивен слой – Hot Film sensor (HFM)

Фиг. 4

Принципът на работа на дебитомерите с нагреваем резистивен слой (Hot-film MAF) е подобен на този на дебитомерите с нажежаема жичка и се използва централно нагреваем слой. От едната страна на този слой постъпва студен въздух, а от другата страна температурата е постоянна и така се получава диференциална разлика, която се преобразува в правоъгълен сигнал с честота между 30Hz на празен ход на двигателя и 150Hz при пълна газ. Този тип дебитомери за по-надеждни от тези с нажежаемата жичка.

Фиг. 5

Датчикът е снабден с допълнителна преграда (2), която служи не само за баланс, но и играе роля на демпфер против възникването на колебания. Преградата е механично свързана с плъзгача на потенциометър (3). На потенциометъра се подава захранващо напрежение. Изходното му напрежение зависи от положението на преградата, а нейното положение от своя страна зависи от обема на преминаващия през разходомера въздух. Измервателният потенциометър на датчика за обемен разход на въздух е изпълнен на керамична подложка. Върху подложката са нанесени резисторите на делителя на напрежение, изводите на които са разположени в един ред и са покрити с резистивен слой. Плъзгачът на потенциометъра е притиснат към контактния резистивен слой, благодарение на което възниква електрически контакт и напрежението на плъзгача е винаги равно на напрежението в точката на контакт с резистивния слой. Плъзгача на измервателният потенциометър е механично свързан с подвижната преграда на разходомера и всеки път при изменение положението на преградата се премества по контактния резистивен слой, пълзейки по него. Тези премествания по контактния резистивен слой постоянно го износват, което с течение на времето води до “изтриване” на измервателния потен-циометър. Вследствие на това износване, на някои места контактния резистивен слой се изтрива до керамичната подложка. При преместване на плъзгача по такъв протрит участък електрическия контакт се губи и изходното напрежение на потенциометъра в този случай вече не съответства на положението на подвижната преграда на разходомера. Въздушните канали на обемния разходомер на въздух при повреда на въздушния филтър могат да бъдат силно замърсени. Поради това подвижната преграда може отвреме на време да “заклинва”, а може и напълно да “заклини”. Поради стесняване на въздушния канал на разходомера вследствие на силно замърсяване, при същия разход на въздух подвижната преграда се отклонява повече от необходимото и изходното напрежение на измервателния потенциометър на датчика се повишава. По такъв начин напрежението на изходния сигнал на датчика за обемен разход на въздух престава да съответства на реалния разход на въздух.

Недостатък на датчика за обемен разход на въздух е, че той измерва обема на постъпващия въздух. Поради това, че за изчисляване на необходимото количество гориво трябва да се определи масата на въздуха, е необходима корекция на показанията на датчика в съответствие с плътността на въздуха. За решението на този проблем заедно с датчика на обемен разход, се поставя датчик на температурата на входящия въздух. Изходният сигнал на някои датчици, производство на фирмата “GM” представлява променливо напрежение с изменяща се честота. При голям разход на въздух датчика генерира изходен сигнал с висока честота, а при малък разход – сигнал с ниска честота. Изходният сигнал на MAF, производство на фирмата “BOSCH” представлява напрежение, изменящо се в диапазона 1 до 5V, чиято стойност зависи от масата на въздуха, преминаващ през датчика. При нулев разход на въздух (двигателя е спрян) изходното напрежение на датчика трябва да бъде равно на 0.98V¸1.02V. В противен случай датчика се смята за неизправен. С увеличаване разхода на въздух изходното напрежение на датчика се увеличава. Датчикът може да регистрира и обратни потоци въздух от входния колектор към въздушния филтър. Изходното напрежение в този случай намалява под 1V, пропорционално на големината на обратния поток въздух.

• изходния сигнал не се променя при изменението на разхода на входящия въздух;
• отклонение на стойността на изходния сигнал от истинската;
• понижаване на скоростта на реакция на датчика. В случай на понижаване на скоростта на реакция на MAF двигателят в значителна степен губи “пъргавина”, паленето на студен двигател се затруднява. Снижение на скоростта на реакция настъпва вследствие замърсяване на неговия нагревателен резистор и двата температурни датчика.

ВНИМАНИЕ: Системата за самодиагностика на блока за управление на двигателя не може да регистрира снижение на скоростта на реакция на MAF, вследсвие на което тази неизправност не може да бъде установена чрез прочитане кода на грешките с кодочетец, а само с извършване на диагностика с използване на осцилоскоп.

Принцип на проверка на MAF датчика с осцилоскоп

При диагностика на MAF с осцилоскоп, скоростта на реакция на датчика може да бъде проверена в режим на рязко подаване на газ. В този момент се случва следното: Докато двигателят работи на празен ход без натоварване, въздуха, запълващ входния колектор е силно разреден, тъй като притока на въздух е почти напълно ограничен от дроселната клапа и клапана за празен ход. Абсолютното налягане във входния колектор е по-ниско от атмосферното с 0.6¸0.7 Bar. Вътрешният обем на входния колектор е съизмерим с работния обем на двигателя, но масата на разредения въздух, запълващ колектора по време на работа на двигателя на празен ход без натоварване, е незначителна. При рязко отваряне на дроселната клапа, въздухът веднага се устремява към входния колектор и бързо запълва обема на колектора дотогава, докато абсолютното налягане в него не стане близко до атмосферното. Този процес протича много бързо, вследствие на което потока на въздух през MAF в този момент достига ниво, близко до разхода на въздух при работа на двигателя на максимално натоварване. След като абсолютното налягане във входният колектор стане близко да атмосферното, потока въздух, преминаващ през MAF става пропорционален на оборотите на двигателя. Максималната стойност на напрежението на изходният сигнал на MAF веднага след рязкото отваряне на дроселната клапа трябва да достигне стойност, близка до разхода на въздух при работа на двигателя на максимално натоварване. За датчик, производство на фирмата “BOSCH”, напрежението на изходния сигнал трябва за кратко да нарастне над 4V.

При провеждане на диагностика е необходимо да се провери стойността на изходния сигнал на датчика при угасен двигател и средната стойност на сигнала при работа на двигателя на празен ход без натоварване. На нулев поток въздух съответства стойност на изходното напрежение 1V±0.02V. Скоростта на реакция може да бъде оценена по време като се наблюдава преходния процес при подаване на захранване към датчика. Естествено, с увеличаване на замърсяването, времето на преходния процес на изходния сигнал рязко се увеличава.

— MAF ДАТЧИК ЗА ОБЕМЕН РАЗХОД НА ВЪЗДУХ—

1. Отрицателният проводник на волтметъра се свързва към заземяващия проводник на двигателя.
2. Определят се контактите за подаване на напрежение, на сигнала и на заземяването.
3. Положителният проводник на волтметъра се присъединява към проводника, който е свързан с контакта на сигнала от разходомера на въздух.
4. Сваля се въздушният колектор.
5. Сваля се възелът на въздушния филтър така, че клапата (пластината) на разходомера на въздух да се отваря и затваря лесно.
6. Клапата се отваря и затваря няколко пъти, за да се провери дали работи плавно и дали не заяжда.
7. Включва се запалването (двигателят не работи) – напрежението, отчетено от волтметъра трябва да бъде в границите 0.2V-0.3V.
8. Пластината на разходомера на въздух се отваря и затваря няколко пъти – напрежението, отчетено от волтметъра трябва плавно да нараства до 4.0V-4.5V.
9. Въздушният колектор се монтира. Двигателят се запалва и се оставя да работи на празен ход, при което трябва да се отчете наорежение 0.5V-1.5V.
10. Дроселната клапа се отваря така, че оборотите да нарастнат максимум до 3000 об/мин, при което трябва да се отчете напрежение 2.0V-2.5V.
11. Дроселната клапа се отваря рязко, при което трябва да се отчете напрежение над 3.0V.
12. Ако извършвате измерването с осцилоскоп, трябва да наблюдавате следната картина (фиг. 6):

Фиг. 6

-Възможни повреди при обемен датчик:

Хаотичен изходен сигнал

• Хаотичен изходен сигнал се смята, когато изходното напрежение на обемния MAF датчик се променя стъпаловидно, пада до нула или изчезва.
• Когато изходният сигнал на разходомера на въздух е хаотичен, причината обикновено е в неизправност на проводимата пътечка на датчика или в заяждане на клапата (пластината). В такъв случай трябва да се смени целия разходомер на въздух.
• Понякога при движение подвижният лост се отмества от проводящата пъречка. Това също може да стане причина за издаване на хаотичен изходен сигнал.
• Горният капак на разходомера на въздух се сваля и се проверява дали лостът с контакта се допира до пътечката при движението от отворено към затворено положение. Ако лостът не докосва пътечката, той внимателно трябва да се подгъне така, че да я докосва, за да може да се извлича сигнал или пътечката трябва да се почисти внимателно. Това често помага за отстраняване на причините за хаотичен изходен сигнал.

Липсва напрежение на сигнала

• Проверява се подаването на опорно напрежение 5.0V към захранващия контакт на разходомера на въздух.
• Проверява се състоянието на заземяването в контакта за заземяване на разходомера.
• Ако подаването на напрежение и заземяването са изправни, трябва да се провери проводникът, подаващ сигнал между разходомера и бордовия контролер.
• Ако подаването на напрежение и заземяването са неизправни, трябва да се провери състоянието на проводниците между разходомера на въздух и бордовия контролер.
• Ако проводниците са изправни, трябва да се проверят всички съединения за подаване на напрежение и заземяване на бордовия контролер. Ако те са в нормално състояние, под подозрение попада самия контролер.

Сигналът или подаваното опорно напрежение са равни на напрежението на акумулатора

• Проверява се дали проводникът, който е свързан с положителният контакт на акумулатора, не е свързан накъсо.

Проверка на съпротивлението

• Между контакта на сигнала от разходомера на въздух и контакта за подаване на напрежение или между контакта на сигнала от разходомера на въздух и контакта за заземяване се свързва омметър.
• Клапата на разходомера на въздух се отваря и затваря няколко пъти, при което съпротивлението трябва да се променя плавно. Когато пластината на разходомера се движи бавно от затворено към напълно отворено положение, съпротивлението на разходомера може да нараства и намалява стъпалообразно, което е нормално. Ако съпротивлението на разходомера е равно на безкрайност или на нула, това означава, че разходомера е неизправен.
• Тук не се привеждат стойности на съпротивлението на разходомера на въздух – те са различни при различните производители. По-важно е правилното му функциониране, отколкото съответствието на съпротивлението на нормативната стойност.
• Между контакта за заземяване на разходомера на въздух  и контакта на захранващото напрежение се свързва омметър. Полученото съпротивление трябва да бъде със стабилни показатели. Ако съпротивлението е безкрайност или е равно на нула, разходомерът трябва да се смени.

• Включва се запалването, при което трябва да се отчете напрежение около 1.4V.
• Двигателят се запалва и се остява да работи на празен ход, при което напрежението трябва да бъде около 2V.
• Дроселната клапа се отваря и затваря рязко няколко пъти. Напрежението се увеличава значително в сравнение с напрежението, измерено на празен ход без натоварване.
• Проверката на изходният сигнал на разходомера с нажежаема жичка е твърде сложно, тъй като е невъзможно да се имитират условия за пълно натоварване в сервиз, където няма движеща се пътечка с динамометър. Но описаната по-долу проверка позволява да се провери дали изходния сигнал е непрекъснат. (Проверката посредством осцилоскоп е значително по достоверна.)
• Откача се въздушният колектор така, че да се открие нажежаемата жичка.
• Включва се запалването.
• С помощта на парче пластмасова тръба се духва въздух върху нажежаемата жичка. Това трябва да доведе до промяна на изходното напрежение на датчика.

Това са цифрови датчици, така че изходния им сигнал е правоъгълен с променлива честота. Честотата зависи от положението на дроселната клапа - 30Hz на празен ход на двигателя и 150Hz при пълна газ. Тези сигнали могат да се измерят само с осцилоскоп.

Активния край на сондата на осцилоскопа се свързва към сигналния контакт на датчика, а масата – към заземяването на двигателя. Натиснете рязко педала на газта. При напълно изправен датчик ще наблюдавате осцилограмата от фиг. 7 или от фиг. 8.

Фиг. 7

Обърнете внимание на стойността на напрежението на сигнала при първият пик, то трябва да е около 4.5V. На фиг. 8 е показано нивото на напрежение при “полужив” датчик, а на фиг. 9 и фиг. 10 – на неизправен датчик.

Фиг. 8 

Фиг. 9 

Фиг. 10

-Възможни повреди при MAF датчик за масов разход на въздух:

Прекъснат изходен сигнал

• Сигналът ще бъде прекъснат, когато напрежението не се променя плавно, ако пада до нулата или се появи прекъсване на веригата.
• Съпротивлението на разходомера на въздух се проверява по следния начин: между контакти 2 и 3 на разходомера се свързва омметър – съпротивлението трябва да бъде в границите 2.5 – 3.1 Ω.
• Когато изходният сигнал на разходомера на въздух е накъсан, с прекъсвания, а стойностите на захранващото напрежение и заземяването са задоволителни, това сигна-лизира вероятно за повреден разходомер на въздух. В случая разходомерът трябва да се смени.

Липсва напрежение на сигнала

• Проверява се подаването от акумулатора на контакт номер 5 на куплунга на разходомера на въздух.
• Проверява се връзката на контакт номер 2 на куплунга на разходомера на въздух със заземяването.
• Проверява се връзката на контакт номер 1 на куплунга на разходомера на въздух със заземяването.
• Ако подаването на напрежение и заземяването са изправни, трябва да се провери целостта на проводникана сигнала между разходомера и бордовия контролер.
• Ако подаването на напрежение и/или заземяването са неизправни, трябва да се провери проводимостта на проводниците за подаване на напрежение и/или заземяване между разходомера и бордовия контролер.
• Ако проводниците са изправни, трябва да се провери подаването на напрежение и заземяването на бордовия контролер. Ако и там всичко е изправно, под подозрение попада бордовия контролер.

Дебитомер с нагреваем резистивен слой (HFM)
Свържете активния извод на сондата на осцилоскопа към сигналния изход на дебитомера и масата на сондата - към шасито на автомобила. НАтиснете газта рязко. Правилно работещия дебитомер трябва да има осцилограмата, показана на фиг.11. Честотата зависи от положението на дроселната клапа - 30Hz на празен ход на двигателя и 150Hz при пълна газ.

Фиг. 11

Забележете малкото заобляне на ръбовете на сигнала. Това е нормално и не трябва да се счита за повреда. 

-Възможни повреди при MAF датчик за масов разход на въздух:

Прекъснат изходен сигнал

• Сигналът ще бъде прекъснат, честотата не се променя плавно, ако пада до нулата или се появи прекъсване на веригата.
• Когато изходният сигнал на разходомера на въздух е накъсан, с прекъсвания, а стойностите на захранващото напрежение и заземяването са задоволителни, това сигна-лизира вероятно за повреден разходомер на въздух. В случая разходомерът трябва да се смени.

Липсва напрежение на сигнала

• Проверява се подаването от акумулатора на контакт номер 2 на куплунга на разходомера на въздух.
• Проверява се за напрежение +5V на 4-ти контакт.
• Ако подаването на напрежение и заземяването са изправни, трябва да се провери целостта на проводникана сигнала между разходомера и бордовия контролер.
• Ако подаването на напрежение и/или заземяването са неизправни, трябва да се провери проводимостта на проводниците за подаване на напрежение и/или заземяване между разходомера и бордовия контролер.
• Ако проводниците са изправни, трябва да се провери подаването на напрежение и заземяването на бордовия контролер. Ако и там всичко е изправно, под подозрение попада бордовия контролер.