Датчик расхода воздуха: принцип работы,виды,неисправности,фото

Для оптимальной работы инжекторного двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) следует учитывать, сколько воздушной смеси поступает в камеры сгорания цилиндров. На основании этих данных электронным блоком управления (далее ЭБУ) определяет условия подачи топлива. Помимо информации с датчика массового расхода воздуха, учитывается его давление и температура. Поскольку ДМРВ являются наиболее значимыми, рассмотрим их виды, конструктивные особенности, возможности диагностики и замены.

Что такое ДМРВ

В современных моторах применяются два вида системы питания: при распределённом впрыске форсунка подаёт топливо во впускной патрубок, при непосредственном — в камеру сгорания. Для обеих систем важна корректная работа датчика массового расхода воздуха, который когда-то был механическим (флюгерного типа), а сейчас лишен подвижных механических частей и выполнен термоанемометрическим (от «анемо» — ветер). 

Как говорили шоферы старой школы, ДВС не работает в двух случаях: нечему гореть или нечем поджечь. ДМРВ как раз и сообщает электронному блоку управления о количестве поступающего воздуха, кислород которого и становится “топливом” для рабочей смеси. Получив такой сигнал, ЭБУ может обеспечить максимально полное сгорание. Устройство, расположенное во впускном тракте, состоит из двух резисторов, которые конструктивно могут быть выполнены в различных вариантах. В первом случае резистор подвергают воздействию проходящего воздуха: при изменении интенсивности потока он охлаждается, его внутреннее сопротивление меняется. Во втором случае он не обдувается — по разности показаний с двух резисторов и вычисляют объём воздуха, который нужно подать в цилиндры. 

Исходя из данных по массе и температуре поступившего воздуха, ЭБУ определяет его плотность, а также просчитывает длительность открытия форсунок и количество топлива, которое подаётся в камеру сгорания. В общем, ДМРВ важен и для достижения максимальной мощности мотора, и для более полного сгорания (экологичности), и для экономичной езды. Выход из строя этого датчика, как и большинства остальных, приводит к срабатыванию сигнализатора Check Engine.

Однако далеко не всегда владелец связывает сработавший «чек» с ДМРВ — особенно если двигатель работает без особых перебоев, а динамические характеристики автомобиля ничуть не ухудшились. Поэтому важно не оставлять загоревшийся индикатор неисправности двигателя без внимания, а считать ошибки диагностическим компьютером.

Принцип работы ДМРВ

Большинство датчиков массового расхода воздуха имеют две высокочувствительные нагревательные нити (терморезисторы). Нити изготавливаются из платины или вольфрама, и на них подается электрический ток для нагрева до определенной температуры.

Одна нить сенсора располагается непосредственно в воздушной магистрали, а вторая защищена специальным экраном от прямого воздушного потока. При работе двигателя, поток воздуха проходящий через датчик, охлаждает открытую нить сильнее. В результате чего между терморезисторами возникает разница температур, и для открытой нити, чтобы восстановить необходимую температуру – требуется большее количество тока.

Учитывая интенсивность охлаждения терморезистора и разницу показаний между нитями – электронный блок управления (ЭБУ) производит расчет количества воздуха поступающего во впускной тракт, и определяет необходимое количество топлива для стабильной работы двигателя. Во многих ДМРВ дополнительно встроен датчик температуры воздуха, поступающего во впускной тракт, который позволяет снимать более точные показания.

В некоторых датчиках ДМРВ вместо высокочувствительных нитей, используется либо керамический нагревательный элемент с напылением, либо полупроводниковая пленка. Но принцип работы датчика при этом остаётся прежним.

Где находится ДМРВ?

Датчик массового расхода воздуха стоит во впускном тракте автомобиля, между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой, и закреплен непосредственно на корпусе воздушного фильтра.

Последствия и признаки неисправности ДМРВ

Как и для любого типа датчика двигателя, неисправности ДМРВ означают неверные расчеты ЭБУ двигателя и, как следствие, некорректная работа системы впрыска. Это может вызвать перерасход топлива или, напротив, недостаточную подачу, что снижает мощность мотора. Наиболее яркие симптомы неисправности датчика: Появление на приборной панели автомобиля сигнала «Check Engine». Существенное увеличение расхода топлива при обычном режиме эксплуатации. Снижение интенсивности разгона двигателя.

Сложности с запуском двигателя и возникновение самопроизвольных остановок в его работе (мотор глохнет). Работа только на одном определенном уровне оборотов (низкие или высокие). Читайте также:  Особенности работы впускного коллектора с изменяемой геометрией Если вы обнаружили признаки неисправности датчика массового расхода воздуха, попробуйте отключить его. Увеличение мощности двигателя будет подтверждением поломки ДМРВ. В этом случае его потребуется промыть или заменить. При этом необходимо подбирать датчик, рекомендованный производителем автомобиля (то есть оригинальный).

Виды ДМРВ их конструктивные особенности и принцип работы

Наибольшее распространение получили три вида волюметров:

• Проволочные или нитевые.
• Пленочные.
• Объемные.

В первых двух принцип работы построен на получении сведений о массе воздушного потока путем измерения его температуры. В последних может быть задействовано два варианта учета:

1. Путем изменения положения ползунка, приводимого в действие специальной лопастью, на которую воздействует воздушный поток, проходящий через прибор. Учитывая наличие трущихся механизмов, уровень надежности таких конструкций довольно низкий. Это стало основной причиной для отказа производителей авто от датчиков данного типа. Для ознакомления приведем упрощенный пример конструкции объемного расходомера.
   

    

2. Подсчетом вихрей Кармана. Они образуются в том случае, если ламинарный воздушный поток будет омывать препятствие, кромки которого достаточно острые. Частота срывающихся с них вихрей напрямую связана со скоростью потока воздуха, проходящего через устройство.

 

Обозначения:

• А – датчик измерения давления, для фиксации прохождения вихря. То есть, частота давления и образования вихрей буде одна и та же, что дает возможность измерить расход воздушной смеси. На выходе при помощи АЦП аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой, и передается в ЭБУ.
• В – специальные трубки, формирующие воздушный поток, близкий по свойствам к ламинарному.
• С – обводные воздуховоды.
• D – колона с острыми кромками, на которых формируются вихри Кармана.
• Е – отверстия, служащее для замера давления.
• F – направление воздушного потока.

Проволочные датчики

Нитевой ДМРВ до недавнего времени был наиболее распространенным типом датчика, устанавливаемый на отечественных автомобилях модельного ряда ГАЗ и ВАЗ. Пример конструкции проволочного расходомера показан ниже.

 

Обозначения:

• А – Электронная плата.
• В – Разъем для подключения ДМРВ к ЭБУ.
• С – Регулировка CO.
• D – Кожух расходомера.
• Е – Кольцо.
• F – Проволока из платины.
• G – Резистор для термокомпенсации.
• Н – Держатель для кольца.
• I – Кожух электронной платы.

Принцип работы и пример функциональной схемы нитевого волюметра.

Разобравшись с конструкцией устройства, перейдем к принципу его работы, она основана на термоанемометрическом методе, при котором терморезистор (RT), нагреваемый проходящим через него током, помещают в воздушный поток. Под его воздействием изменяется теплоотдача, а соответственно, и сопротивление RT, что позволяет вычислить объемный расход воздушной смеси? используя уравнение Кинга:

I²*R=(K₁+K₂*_⎷Q)*(T₁-T₂) ,

где I – ток, проходящий через RT и нагревающий его до температуры Т₁. При этом Т₂ — температура окружающей среды, а К₁ и К₂ – неизменные коэффициенты.

Исходя из приведенной выше формулы, можно вывести величину объемного расхода воздушного потока:

Q = (1/К₂)*(I²*R_T/(T₁ — T₂) — K₁)

Пример функциональной схемы с мостовым включением термоэлементов приведен ниже.

 

Обозначения:

• Q- измеряемый воздушный поток.
• У – усилитель сигнала.
• R_T – проволочное термосопротивление, как правило изготавливается из платиновой или вольфрамовой нити, толщина которой находится в пределах 5,0-20,0 мкм.
• R_R – термокомпенсатор.
• R₁-R₃ – обычные сопротивления.

Когда скорость потока близка к нулю, RT нагревается до определенной температуры проходящим через него током, что позволяет мосту удерживаться в равновесии. Как только поток воздушной смеси усиливается, терморезистор начинает охлаждаться, что приводит к изменению его внутреннего сопротивления, и, как следствие, нарушению равновесия в мостовой схеме. В результате этого процесса на выходе усилительного блока образуется ток, который частично проходит через термокомпенсатор, что приводит к выделению тепла и позволяет компенсировать его потерю от потока воздушной смеси и восстанавливает равновесие моста.

Описанный процесс позволяет рассчитать расход воздушной смеси, оперируя величиной тока, проходящего через мост. Чтобы сигнал воспринимался ЭБУ, он преобразовывается в цифровой или аналоговый формат. Первый позволяет определить расход по частоте выходного напряжения, второй – по его уровню.

У данной реализации есть существенный недостаток – высокая температурная погрешность, поэтому многие производители добавляют в конструкцию терморезистор аналогичный основному, но не подвергают его воздействую воздушного потока.

В процессе работы на проволочном терморезисторе могут накапливаться пылевые или грязевые наслоения, чтобы не допустить этого, данный элемент подвергается краткосрочному высокотемпературному нагреву. Он производится после отключения ДВС.

Пленочные воздухомеры

Пленочный ДМРВ работает по тому же принципу, что и нитевой. Основные отличия заключаются в конструктивном исполнении. В частности, вместо проволочного сопротивления из платиновой нити используется кремневый кристалл. Он покрыт несколькими слоями платинового напыления, каждый из которых играет определенную функциональную роль, а именно:

• Температурного датчика.
• Термосопротивления (как правило, их два).
• Нагревательного (компенсационного) резистора.

Данный кристалл устанавливается в защитный кожух и помещается в специальный канал, через который проходит воздушная смесь. Геометрия канала выполнена таким образом, чтобы температурные измерения снимались не только с входного потока, а и отраженного. Благодаря созданным условиям достигается высокая скорость движения воздушной смеси, что не способствует отложению пыли или грязи на защитном корпусе кристалла.

 

Обозначения:

• А – Корпус расходомера, в который вставляется измерительное приспособление (Е).
• В – Контакты разъема, который подключается к ЭБУ.
• С – Чувствительный элемент (кремневый кристалл с несколькими слоями напыления, помещенный в защитный кожух).
• D – Электронный контролер, при помощи которого производится предварительная обработка сигналов.
• Е – Корпус измерительного приспособления.
• F – Канал, сконфигурированный таким образом, чтобы снимать тепловые показатели с отраженного и входного потока.
• G – Измеряемый поток воздушной смеси.

Как уже упоминалось выше, принцип работы нитевых и пленочных датчиков аналогичны. То есть, первоначально производится нагрев чувствительного элемента до температуры. Поток воздушной смеси охлаждает термоэлемент, что делает возможным произвести расчет массы воздушной смеси, проходящей через датчик.

Как и в нитевых устройствах, исходящий сигнал может быть аналоговым или преобразовываться при помощи АЦП в цифровой формат.

Следует заметить, что погрешность нитевых волюметров порядка 1%, у пленочных аналогов данный параметр около 4%. Тем не менее, большинство производителей перешли на пленочные датчики. Это объясняется как более низкой стоимостью последних, так и расширенным функционалом ЭБУ, обрабатывающих информацию с данных устройств. Эти факторы отодвинули на второй план точность приборов и их быстродействие.

Следует отметить, что благодаря развитию технологии изготовления флэш-микроконтроллеров, а также внедрению новых решений удалось существенно понизить погрешность увеличить быстродействие пленочных конструкций.

Промывать или нет?

Многие механики с многолетним стажем и рядовые владельцы автомобилей уверены в том, что «уставший» ДМРВ можно оживить элементарной промывкой – то есть вынуть его из корпуса и хорошенько «пролить» каким-нибудь «карбклинером» или спиртом примерно так же, как 20-30 лет назад это делали с жиклёрами карбюратора. В действительности же существуют специализированные составы для очистки датчиков, которые не имеют ничего общего с растворителями отложений, использующимися для промывки карбюраторов. Поэтому и цена у таких «узкозаточенных» очистителей ДМРВ совсем другая — и, как нетрудно предположить, более высокая. К тому же производители подобных жидкостей прямо указывают, что они не сделают чудес и не превратят «полудохлый» датчик в совершенно новый, а предназначены для профилактической промывки исправных ДМРВ — снять загрязнения, связанные с пылью и масляным туманом, попавшим во впускной тракт из системы вентиляции картера.

Практический опыт применения подобных «чудо-средств» показывает, что они действительно могут немного снизить показания еще исправного датчика, а вот вышедшему за 1,05 В подобные манипуляции уже будут что мёртвому припарки…

Главное – не повредить снятый датчик, который боится даже пыли, не говоря уже о механическом воздействии​

Многие водители по неопытности сами губят ещё живые датчики при промывке. Чувствительные элементы нельзя трогать руками или протирать ветошью, да и сильный напор жидкости кроме вреда ничего не принесёт. Поэтому к чистке ДМРВ в гаражных условиях нужно относиться с большой осторожностью и помнить:если датчик уже «умер», то это неопасно и ему уже не поможет, но, даже если он еще вполне исправен, эта процедура может и не принести заметного результата.

Как проверить датчик расхода воздуха (3 способы проверки)

В некоторых случаях, для проверки ДМРВ, его необходимо демонтировать с автомобиля. Порядок демонтажа:

1. Ослабить хомут,
2. Снять воздушный патрубок,
3. Открутить винты крепления датчика к корпусу воздушного фильтра.
4. 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 (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:

1. Включить зажигание автомобиля, но двигатель не запускать,
2. Подключить красный (+) щуп мультиметра к жёлтому проводу,
3. Чёрный (-) щуп – к зелёному проводу разъёма.
4. 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.

Если ничего не помогло – купить новый датчик расхода воздуха

Все способы проверки показали один результат – “Датчик под замену”. ДМРВ довольно дорогостоящий, и к его покупке стоит подойти осознанно.

На примере того же производителя Bosch для LADA и GAZ (артикул 0280218037) – по результатам поиска на портале GisAuto на 18 сентября 2019 года, в России найдено 568 предложений из разных городов. Стоимость этого датчика варьируется от 2 490 руб. до 6 676 руб. Такой разброс цен может зависеть от разных причин: наличие, срок поставки, стоимость закупки и т.д.

Подобрать ДМРВ для вашего автомобиля на портале GisAuto – вы сможете по номеру детали, по марке и модели вашего автомобиля, а также создать запрос по VIN-номеру авто, и тогда продавцы сами пришлют вам свои предложения. Вам останется только выбрать подходящий по цене и срокам вариант.

Обратный клапан топливной системы:функции,виды,устройство и принцип действия

АКПП Tiptronic — что это такое и зачем он нужен?

Аккумулятор с технологией AGM — что это такое и как работает?

Как работает система EBD в автомобиле?