Виды и особенности работы расходомеров
Расшифровка аббревиатуры ДМРВ – датчик массового расхода воздуха. Устройство применяется в автомобилях с бензиновыми и дизельными двигателями. Он расположен во впускной системе между воздушным фильтром и и подключается к ЭБУ двигателя. При отсутствии или неисправности расходомера расчет количества поступающего воздуха осуществляется по положению дроссельной заслонки. Это не дает точного измерения, и на сложных режимах работы расход топлива повышается, поскольку массовый расход воздуха является ключевым параметром для вычисления количества впрыскиваемого топлива.
Принцип действия датчика массового расхода воздуха основан на измерении температуры воздушного потока, а потому этот тип расходомеров называют термоанемометрическими. Конструктивно различают два основных типа ДМРВ:
- нитиевый (проволочный);
- пленочный;
- объемного типа с поворотной заслонкой (на данный момент практически не используется).
Конструкция и принцип действия проволочного датчика
Схема устройства проволочного ДМРВ
Нитиевой ДМРВ имеет следующее устройство:
- корпус;
- измерительная трубка;
- чувствительный элемент – платиновая проволока;
- терморезистор;
- преобразователь напряжения.
Платиновая нить и терморезистор представляют собой резистивный мост. При отсутствии воздушного потока платиновая нить постоянно подогревается до заданной температуры путем прохождения через нее электрического тока. Когда дроссельная заслонка открывается и начинается движение воздуха, чувствительный элемент охлаждается, что снижает его сопротивление. Это провоцирует увеличение “нагревающего” тока для уравновешивания моста.
Преобразователь трансформирует происходящие изменения силы тока в выходное напряжение, которое передается ЭБУ двигателя. Последний, исходя из существующей нелинейной зависимости, рассчитывает количество подаваемого в камеры сгорания топлива.
Эта конструкция имеет один существенный недостаток – со временем возникают неисправности. Чувствительный элемент изнашивается, и его точность падает. Также они могут загрязняться, но для решения этой проблемы проволочные датчики массового расхода воздуха, устанавливаемые в современных автомобилях, имеют режим самоочистки. Он предполагает кратковременный разогрев проволоки до 1000°С при выключенном двигателе, что приводит к сжиганию скопившихся загрязнений.
Схема и особенности работы пленочного ДМРВ
Устройство пленочного ДМРВ
Принцип работы пленочного датчика во многом схож с нитиевым. Однако в этой конструкции есть несколько отличий. Вместо платиновой проволоки в качестве основного чувствительного элемента установлен кристалл кремния. Последний имеет платиновое напыление, состоящее из нескольких тончайших слоев (пленок). Каждый из слоев представляет собой отдельный резистор:
- нагревательный;
- терморезисторы (их два);
- датчика температуры воздуха.
Кристалл с напылением помещен в корпус, который подключается в канал подачи воздуха. Он имеет особенную конструкцию, позволяющую выполнять измерение температуры не только входящего, но и отраженного потока. Поскольку всасывание воздуха достигается за счет разрежения, скорость движения потока очень высока, что препятствует скоплению загрязнений на чувствительном элементе.
Так же, как и в нитиевом датчике, чувствительный элемент нагревается до заданной температуры. При прохождении воздуха на терморезисторах возникает разница температур, на основе которой рассчитывается масса потока, поступающего из атмосферы. В таких конструкциях сигнал в ЭБУ двигателя может подаваться как в аналоговом формате (выходное напряжение), так и в более современном и удобном для обработки – цифровом.
Профилактика неисправностей ДМРВ
Меры, которые позволят увеличить ресурс эксплуатации контроллера:
- Воздушное фильтрующее устройство всегда должно меняться своевременно. Его забитость является одной из основных причин, по которым расходомер выходит из строя.
- В ходе эксплуатации автомобиля надо следить, чтобы в воздушную магистраль не попадали следы масла. В частности, это актуально для более изношенных силовых агрегатов.
- Периодически требуется диагностика патрубков на наличие возможных повреждений в виде щелей и трещин. Их образование станет причиной попадания загрязнений и пыли в расходомер.
- Силовой агрегат нельзя запускать при отсутствии воздушного фильтрующего устройства, когда проводится ремонт мотора.
- Не допускается применение средств наподобие «быстрый запуск» для упрощенного старта ДВС в целях профилактики. Их использование возможно только в крайних случаях. Применение подобных средств навредит работе расходомера.
Зачем нужен в машине датчик расхода воздуха (МАФ)
Для обеспечения требований по экологии и экономичности электронной системе управления двигателем (ЭСУД) обязательно надо знать сколько воздуха втянуто в цилиндры поршнями за текущий цикл работы. От этого зависит расчётная величина времени, на которое будет открыта форсунка впрыска бензина в каждый из цилиндров.
Поскольку перепад давления на форсунке и её производительность известны, то это время однозначно связано с массой поступившего на сгорание топлива за один цикл работы двигателя.
Косвенно количество воздуха тоже можно вычислить, зная скорость вращения коленвала, рабочий объём двигателя и степень открытия дроссельной заслонки. Эти данные зашиты в управляющей программе или предоставляются соответствующими датчиками, поэтому двигатель и продолжает работать в большинстве случаев при отказе ДМРВ.
Но определение массы воздуха на один цикл будет гораздо точнее, если воспользоваться специальным датчиком. Разница в работе сразу заметна, если снять с него электрический разъём. Проявятся все симптомы отказа МАФ и недостатки работы по обходной программе.
За что отвечает ДМРВ и для чего он нужен?
Основная
задача датчика — информирование электронного блока управления о том, какое
количество воздуха перемещается в камеру сгорания мотора. В отличие от
карбюраторного мотора, где формирование рабочей смеси происходит в карбюраторе,
инжекторный силовой агрегат производит ее в цилиндрах. В инжекторе всасывание
воздушной массы происходит путём разряжения, а впрыск бензина — при помощи
форсунок.
Впрыск
производится определенными дозами. Датчики передают информацию на электронный
блок управления, который делит впрыск на порции. Доза горючего зависит от
скорости вращения коленчатого вала, его положения и количества воздушной массы,
которая перемещается в цилиндры. Прибор ДМРВ помогает электронике уравновесить
топливную смесь, обеспечивая нормальную работу двигательной системы.
Основные функции ДМРВ
Главная задача ДМРВ – это передача информации о количестве воздуха, которое поступает непосредственно в камеры цилиндров двигателя. Вся информация передается на центральный блок управления, а там она анализируется в совокупности с сигналами от других датчиков
Эта информация является очень важной для правильной работы инжекторного двигателя, потому что горючая смесь формируется непосредственно в самом цилиндре. Бензин впрыскивается форсунками, а воздух поступает достаточно разжиженным
Чтобы горючая смесь получалось надлежащего качества, необходима своевременная подача определенного количества воздуха.
Процедура впрыскивания имеет определенные дозировки, все это регулируется за счет сигналов поступающих от датчиков, в том числе и от ДМВР. На количество вбрызгиваемого топлива в цилиндры будет оказывать влияние множество факторов (положение коленчатого вала и скорость его вращения, объема воздуха и положения дроссельной заслонки). Благодаря датчику ДМРВ происходит приготовление горючей смеси, он помогает сбалансировать смесь воздухом для оптимального воспламенения, а соответственно и стабильной работы двигателя внутреннего сгорания.
Виды и особенности работы ДМРВ
Существует много способов измерения массового расхода воздуха, в автомобиле с разной степенью популярности применяются три из них.
Объёмный
Наиболее простые расходомеры строились по принципу установки в сечении проходящего воздуха измерительной лопасти, на которую поток и оказывал давление. Под его действием лопасть поворачивалась вокруг своей оси, где устанавливался электрический потенциометр.
Оставалось лишь снять с него сигнал и подать его в ЭСУД для оцифровки и использования в расчётах. Устройство настолько же простое, насколько и неудобное в разработке, поскольку получить приемлемую характеристику зависимости сигнала от массового потока довольно затруднительно. К тому же надёжность невысока из-за наличия механически перемещающихся деталей.
Чуть сложнее для понимания устроен расходомер на принципе вихрей Кармана. Используется эффект возникновения циклических завихрений воздуха при проходе его через аэродинамически несовершенное препятствие.
Частота этих проявлений турбуленции почти линейно зависит от скорости потока, если правильно подобрать размеры и форму препятствия для нужного диапазона. А сигнал выдаёт установленный в зоне завихрений датчик воздушного давления.
В настоящее время объёмные датчики уже почти не используются, уступив своё место приборам термоанемометрического типа.
Проволочный
Работа такого прибора основана на принципе охлаждения разогреваемой фиксированным током платиновой спирали при помещении её в воздушный поток.
Если этот ток известен, а он задаётся самим прибором с высокой точностью и стабильностью, то напряжение на спирали будет с идеальной линейностью зависеть от её сопротивления, которое, в свою очередь, определятся температурой нагреваемой проводящей нити.
Но она охлаждается набегающим потоком, поэтому можно сказать, что сигнал в виде напряжения пропорционален массе воздуха, проходящей в единицу времени, то есть именно тому параметру, который и требуется измерить.
Разумеется, основную погрешность будет вносить температура воздуха на впуске, от которой зависит его плотность и способность к теплопередаче. Поэтому в схему вводится термокомпенсирующий резистор, который тем или иным способом из многих, известных в электронике, учитывает поправку на температуру потока.
Проволочные ДМРВ обладают высокой точностью и приемлемой надёжностью, поэтому широко применяются в производимых автомобилях. Хотя по стоимости и сложности этот датчик уступает только самому контроллеру ЭСУД.
Плёночный
У плёночного МАФ отличия от проволочного состоят чисто в конструктивном исполнении, теоретически это всё тот же термоанемометр. Только нагревательные элементы и термокомпенсирующие сопротивления выполнены в виде плёнок на кристалле полупроводника.
Получился интегральный датчик, компактный и более надёжный, хотя сложнее с точки зрения технологии производства. Именно эта сложность и не позволяет обеспечить настолько же высокую точность, которую даёт платиновая проволока.
Но чрезмерная прецизионность для ДМРВ и не требуется, система всё равно работает с обратной связью по содержанию кислорода в выхлопных газах, нужная коррекция цикловой подачи топлива будет внесена.
Зато в массовом производстве плёночный датчик обойдётся дешевле, а по своему принципу построения он обладает большей надёжностью. Поэтому они постепенно вытесняют проволочные, хотя на самом деле и те и другие проигрывают датчикам абсолютного давления, которые можно применять вместо ДМРВ, изменив методику расчётов.
Для чего нужен ДМРВ и его устройство?
Расшифровка аббревиатуры ДМРВ — датчик массового расхода воздуха.
ДМРВ — это контроллер распределения, предназначенный для предупреждения электронного модуля мотора об объеме воздушного потока, в определенный момент поступающего в камеры сгорания. Эти данные необходимы для эффективного функционирования инжекторных двигателей, поскольку в карбюраторных агрегатах данную функцию выполняет непосредственно карбюратор. Воздушный поток в авто всасывается в цилиндры посредством разрежения, а топливо впрыскивается форсунками.
Подача бензина всегда идет определенными объемами. Эту функцию выполняет система электроники в соответствии с информацией, полученной от контроллеров. Объем дозы горючего определяется положением коленчатого вала, датчика скорости его вращения. Также на это влияет и количество воздушного потока, поступающего в цилиндры ДВС. Контроллер массового расхода воздуха дает возможность микропроцессорному модулю сбалансировать топливовоздушную смесь и обеспечить качественное функционирование ДВС.
Конструктивные компоненты регулятора
ДМРВ, который влияет на работу силового агрегата, состоит из следующих элементов:
- корпус, обычно выполнен из пластмассы;
- основной дефлектор, через который проходит воздушный поток;
- металлический экран;
- MAF-плата или процессор АЦП, предназначенный для контроля объема воздуха и обработки информации перед ее отправкой на микропроцессорный блок;
- разъем, использующийся для подключения электроцепи питания устройства.
В современных моделях транспортных средств данный регулятор дополнительно оснащается корректирующими температурными контроллерами. Также устройство может быть дополнено атмосферным датчиком воздуха. В соответствии с показаниями этих регуляторов обеспечивается возможность управления углом опережения зажигания. Слаженное функционирование датчиков обеспечивает более экономную работу ДВС.
Где находится датчик
Датчик располагается во впускном тракте двигателя, обычно сразу после корпуса воздушного фильтрующего устройства. К примеру, в автомобилях ВАЗ после контроллера идет толстый шланг или гофрированная магистраль. Но независимо от модели авто, расходомер расположен возле фильтра.
Что будет, если отключить ДМРВ?
При отключении контроллера микропроцессорный модуль автоматически перейдет в аварийный режим функционирования. Количество воздуха и топлива для образования горючей смеси будет формироваться в соответствии с положением заслонки дроссельного узла. Это приведет к росту объема потребления топлива. Коленвал будет функционировать на повышенных оборотах, не менее 1500 в минуту.
Допускается использование машины при отключенном ДМРВ, но из-за этого увеличится расход горючего и загрязнение двигателя.
Преимущества и недостатки датчика абсолютного давления и температуры воздуха
График зависимости расхода воздушного потока от напряжения
Для начала давайте определимся, какими преимуществами обладают датчики абсолютного давления и температуры воздуха перед традиционными расходомерами. Эти преимущества и недостатки позволят вам определить, что лучше ставить на свое авто и есть ли в этом смысл.
Итак, начнем с достоинств:
Первое достоинство — это стоимость датчиков. К примеру, для автомобилей ВАЗ стоимость расходомера ДМРВ составляет около трех тысяч рублей. В то время как ДАД и ДТВ можно будет приобрести в сумме примерно за 1600 рублей.
Ресурс эксплуатации. В работе датчиков массового расхода воздуха часто происходят проблемы — устройство выходит из строя по причине забитости грязью, также может износиться чувствительный элемент регулятора. Если механизм забьется, то в принципе, его можно будет прочистить, но если проблема будет заключаться именно в чувствительном компоненте, то поменять его вряд ли удастся. В любом случае, ресурс эксплуатации расходомеров всегда ограниченный
Если же брать во внимание регуляторы температуры и абсолютного давления, то они, как правило, устанавливаются на весь срок эксплуатации транспортного средства.
Установка двух регуляторов вместо одного расходомера, как показывает практика, позволяет обеспечить ровных холостой ход на распредвалах с так называемой «злой» фазой, от 290 гр и выше.
Отличная отзывчивость педали газа при нажатии. Автовладельцы, которые уже перешли с ДМРВ на регуляторы, отмечают, что такая система работает более быстро, без «тормозов».
Более оптимальная работа силового агрегата после замены
Правильно установленная система достаточно быстро рассчитывает необходимый объем воздушного потока, соответственно, это приведет к тому, что коленчатый вал двигателя будет намного быстрее раскручиваться. В итоге силовой агрегат будет выдавать более высокую мощность.
Многие автовладельцы после установки ДАТ и ДТВ вместо расходомера отмечают, что на холостых оборотах силовой агрегат функционирует гораздо тише. Однако, не стоит воспринимать это достоинство как обязательное, поскольку оно зависит от эффективности работы двигателя, а также его конструктивных особенностей.
Установка такой системы возможна на турбированные двигатели.
Скриншот настройки блока управления при перепрошивке
Это основные достоинства перехода с расходомеров на ДАТ и ДТВ.
Несмотря на все преимущества, такие системы обладают и определенными недостатками:
- В автомобилях с заводской прошивкой не получится прикрутить такую систему. Для ее реализации понадобится специальная спортивная прошивка.
- Монтаж такой системы — дело достаточно сложное, справиться с ним сможет далеко не каждый автолюбитель. Если вы относитесь к категории автовладельцев, которые могут только залить в расширительный бачок омывающую жидкость или поменять масло в двигателе, то лучше не беритесь за эту задачу. Если вы допустите ошибки (а без знаний вы их наверняка допустите), это приедет к ухудшению работоспособности двигателя. Вы не сможете ощутить на себе все преимущества установки ДАТ и ДТВ, плюс ко всему — выбросите на ветер деньги на реализацию этой схемы.
- Еще один момент, почему не стоит браться за это занятие без специалистов — это необходимость разбираться в прошивке. Причем не просто посмотреть основные параметры или узнать версию, но и работать с прошивкой, изменяя значения и подстраивая систему под свои нужды. По крайней мере, для выполнения этой задачи вам потребуется квалифицированный специалист.
- Такие системы фактически не соответствуют современным нормам токсичности. С большой натяжкой по нормам токсичности их можно отнести к категории Евро 3 (автор видео — канал Lty D).
Как проверить датчик расхода воздуха (3 способы проверки)
В некоторых случаях, для проверки ДМРВ, его необходимо демонтировать с автомобиля. Порядок демонтажа:
- Ослабить хомут,
- Снять воздушный патрубок,
- Открутить винты крепления датчика к корпусу воздушного фильтра.
- Перед тем как отключить электрический разъем, необходимо снять минусовую клемму с аккумуляторной батареи. Это нужно сделать, чтобы электронный блок управления двигателем не выдал ошибку, и не загорелась лампа «чэка».
Способ №1. Визуальный контроль
Для этого необходимо снять датчик и внимательно его осмотреть на наличие механических повреждений или посторонних предметов, мусора. Также стоит визуально оценить целостность сенсоров нагревательных нитей или нагревательной плёнки.
Подобные проблемы могут возникнуть из-за негерметичного корпуса воздушного фильтра, или из-за некачественного воздушного фильтра.
При выявлении видимых повреждений – датчик необходимо заменить. А при наличии в нём мусора или загрязнений – ДМРВ можно очистить специальными средствами или очистителем карбюратора (спрей на спиртовой основе). Сенсоры ДМРВ очень хрупкие, поэтому будьте осторожны – не стоит их чистить механическим образом. Датчик ремонту не подлежит!
Способ №2. Отключение подачи питания
Самый простой способ проверить датчик массового расхода воздуха — отключить от него питание. При неработающем двигателе, отсоединяем электрический разъем на датчике массового расхода воздуха. Затем запускаем двигатель.
В данной ситуации блок управления двигателем переходит на резервный режим работы и заменяет показания отключенного датчика на запрограммированные заводом изготовителем.
В этом случае работа двигателя должна нормализоваться и обороты холостого хода увеличатся. Для дополнительной проверки, можно проехать на автомобиле с отключенным разъёмом ДМРВ – 100-200 метров. Если все симптомы неисправности датчика массового расхода воздуха пропали, то значит датчик передает некорректные данные – он признается нерабочим и требует замены.
При проверке ДМРВ этим способом, после отключении электрического разъёма от датчика – на панели приборов загорится лампа ошибки двигателя «Check»
После завершения проверки или его замены, необходимо будет сбросить ошибку! Для этого можно отключить минусовую клемму АКБ на несколько минут (осторожно собьются абсолютно все настройки). В некоторых моделях автомобилей – сбросить ошибку можно только в сервисном центре, специальным сканером, подключенным к диагностическому разъему автомобиля
Способ №3. Проверка мультиметром
Чтобы проверить датчик расхода воздуха мультиметром – необходимо знать какие именно параметры измерять и с каких контактов электрического разъема. У каждой марки автомобиля они могут отличаться. Расположение проводов и клемм датчика, можно посмотреть в электрической схеме автомобиля.
Например на датчиках Bosch, которые устанавливаются на автомобили ВАЗ и GAZ, можно проверить напряжение (V) между входящим сигналом и заземлением на разъёме ДМРВ. Для этого необходимо:
- Включить зажигание автомобиля, но двигатель не запускать,
- Подключить красный (+) щуп мультиметра к жёлтому проводу,
- Чёрный (-) щуп – к зелёному проводу разъёма.
- Переключатель режимов на мультиметре устанавливаем на измерение минимального постоянного тока.
Напряжение на контактах должно находиться в пределах 1,00-1,04 Вольта. Если показания окажутся выше, то датчик требует замены.
Дополнительно можно снять датчик не отключая электрического разъема и подать струю воздуха на датчик со стороны воздушного фильтра. Напряжение должно возрасти до 1,3 Вольта, в этом случае датчик расхода воздуха считается рабочим.
В зависимости от устройства датчика, еще возможно произвести замер сопротивления на резисторах. Причем результаты замеров при разной температуре воздуха будут разными. Точные данные об оптимальных величинах показаний сопротивления, температуры измерений и расположение контактов на разъёме – как правило указывается либо в специальной технической литературе, либо в инструкции по ремонту автомобиля.
Как устранить неисправности?
Избавиться от проблем в работе двигателя, если они связаны с расходомером, можно двумя способами — методом смены устройства либо его очистки.
Замена
Контроллер меняется так:
- В автомобиле выключается зажигание, открывается капот.
- Выполняется отключение колодки с кабелями, подключенными к расходомеру.
- Производится отсоединение впускного шланга, который идет от воздушного фильтрующего элемента. Для этого заранее надо ослабить фиксирующий хомут, используя отвертку с крестовым наконечником, как показано на фото.
- С помощью гаечного ключа на 10 производится откручивание двух винтов, которые крепят расходомер к корпусу фильтрующего устройства.
- Выполняется демонтаж контроллера.
- Производится диагностика плотности прилегания уплотнительного элемента в месте установки расходомера. Если кольцо износилось, оно меняется.
- Выполняется установка нового контроллера и его надежная фиксация на фильтрующем устройстве. Обратно надевается шланг на корпус расходомера, затягивается хомут.
Очистка
Внутренняя часть контроллера может быть покрыта следами масла, при выполнении прочистки надо избавиться от этого слоя. Для осуществления задачи можно использовать очистительное средство карбюратора. Внутри расходомера расположена пленка, на ней имеется несколько датчиков, выполненных в виде проволоки. Они фиксируются на устройстве посредством специальной смолы
Надо взять средство и осторожно побрызгать на чувствительный компонент, чтобы не испортить его
Затем надо подождать несколько минут, пока жидкость не высохнет. Процедура очистки повторяется столько раз, сколько потребуется для полного удаления загрязнений. Чтобы ускорить этот процесс, можно дополнительно воспользоваться баллоном со сжатым воздухом, он будет использоваться для просушки. При отсутствии очистителя для карбюратора допускается применение других средств, к примеру, спирта. Помимо самого расходомера, надо убрать загрязнения с внутренней поверхности, также удаляется мусор и грязь с патрубка устройства.
